JP5467343B2 - Optical coherence tomography apparatus and tomographic imaging method - Google Patents

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本発明は、オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置及び断層像の撮影方法に関する。   The present invention relates to an optical coherence tomography apparatus and a tomographic imaging method.

オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー(Optical Coherence Tomography; OCT)は、光の干渉現象を利用した断層撮影技術であり、網膜の断層撮影等に応用されている。   Optical coherence tomography (OCT) is a tomographic technique that utilizes the interference phenomenon of light, and is applied to tomographic imaging of the retina.

近年、OCTの撮影速度は飛躍的に向上しており、特に、最近開発された、広帯域光を干渉させた後分光する方法によれば、3次元断層像の動画を撮影することもできる。   In recent years, the imaging speed of OCT has been dramatically improved. In particular, according to a recently developed method of performing spectroscopy after interference with broadband light, it is also possible to capture a moving image of a three-dimensional tomographic image.

国際公開WO2008/090599International Publication WO2008 / 090599 特開2005−156540号公報JP 2005-156540 A

しかし、この方法を実施するには、数百個の光検出器が必要であり、断層撮影装置が大型且つ複雑になる。   However, to implement this method, hundreds of photodetectors are required, and the tomography apparatus becomes large and complicated.

そこで、本発明の目的は、僅かな数の光検出器を備えただけで、断層像の高速撮影を可能とするOCT装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an OCT apparatus that enables high-speed imaging of tomographic images with only a small number of photodetectors.

上記の目的を達成するために、本発明の第1の観点によれば、所定の波長帯域を有する広帯域光パルスを広帯域光パルス生成ユニットと、前記広帯域光パルスを分波して、波長帯域が前記所定の波長帯域より狭い複数の狭帯域光パルスを発生し、夫々の前記狭帯域光パルスを異なる時間遅延させた後合波して、中心波長の異なる複数の光パルスからなる光パルス列を生成する光パルス分波遅延合波ユニットと、前記光パルス列を、測定光パルス列と参照光パルス列に分岐する光分岐器と前記測定光パルス列を測定対象に照射し、且つ前記測定光パルス列が前記測定対象により後方散乱されて発生した後方散乱光パルス列を補足する光パル照射/補足ユニットと、前記参照光パルス列と前記後方散乱光パルス列を結合して、結合光パルス列を形成する光結合器と、前記結合光パルス列の各光パルスの光強度を測定する光パルス強度測定ユニットと、前記結合光パルス列の各光パルスの波数により、前記強度に対応する測定データをフーリエ変換し、フーリエ変換した前記測定データに基づいて、前記測定対象の断層像を導出する断層像導出ユニットを有するOCT装置が提供される。   In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, a broadband optical pulse having a predetermined wavelength band is demultiplexed from a broadband optical pulse generation unit, and the broadband optical pulse is demultiplexed. Generates a plurality of narrow-band optical pulses narrower than the predetermined wavelength band, combines each of the narrow-band optical pulses after being delayed for different times, and generates an optical pulse train composed of a plurality of optical pulses having different center wavelengths. An optical pulse demultiplexing / demultiplexing unit, an optical branching device for branching the optical pulse train into a measurement optical pulse train and a reference optical pulse train, and irradiating the measurement optical pulse train on the measurement target, and the measurement optical pulse train is the measurement target An optical pulse irradiation / supplementing unit that supplements the backscattered light pulse train generated by backscattering by the light source, and the reference light pulse train and the backscattered light pulse train are combined to form a combined light pulse train An optical coupler, an optical pulse intensity measurement unit for measuring the optical intensity of each optical pulse of the combined optical pulse train, and a Fourier transform of the measurement data corresponding to the intensity according to the wave number of each optical pulse of the combined optical pulse train. An OCT apparatus having a tomographic image deriving unit for deriving the tomographic image of the measurement object based on the Fourier transformed measurement data is provided.

本発明の第2の観点によれば、中心波長の異なる複数の光パルスからなる光パルス列を分岐して測定光パルス列を形成した後、前記測定光パルス列を測定対象に照射して、前記測定対象の断層像を導出するオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置に用いられる光源であって、所定の波長帯域を有する広帯域光パルスを生成する広帯域光パルス生成ユニットと、前記広帯域光パルスを分波して、波長帯域が前記所定の波長帯域より狭い複数の狭帯域光パルスを発生し、夫々の前記狭帯域光パルスを異なる時間遅延させた後合波して、前記光パルス列を生成する光パルス分波遅延合波ユニットとを有するオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置用光源が提供される。   According to the second aspect of the present invention, after splitting an optical pulse train composed of a plurality of optical pulses having different center wavelengths to form a measurement optical pulse train, the measurement target is irradiated with the measurement optical pulse train, and the measurement target A light source used in an optical coherence tomography device for deriving a tomographic image of a broadband optical pulse generating unit that generates a broadband optical pulse having a predetermined wavelength band, and demultiplexing the broadband optical pulse to obtain a wavelength An optical pulse demultiplexing delay multiplexer that generates a plurality of narrowband optical pulses having a narrower band than the predetermined wavelength band, and combines the narrowband optical pulses after delaying the narrowband optical pulses by different times. A light source for an optical coherence tomography device having a wave unit is provided.

本発明の第3の観点によれば、所定の波長帯域を有する広帯域光パルスを生成する広帯域光パルス生成ステップと、前記広帯域光パルスを分波して、波長帯域が前記所定の波長帯域より狭い複数の狭帯域光パルスを発生し、夫々の前記狭帯域光パルスを異なる時間遅延させた後合波して、中心波長の異なる複数の光パルスからなる光パルス列を生成する光パルス分波遅延合波ステップと、前記光パルス列を、測定光パルス列と参照光パルス列に分岐する光分岐ステップと、前記測定光パルス列を測定対象に照射し、前記測定光パルス列が前記測定対象により後方散乱されて発生した後方散乱光パルス列を補足する光パルス照射/補足ステップと、前記参照光パルス列と前記後方散乱光パルス列を結合して、結合光パルス列を形成する光結合ステップと、前記結合光パルス列の各光パルスの光強度を測定する光強度測定ステップと、前記結合光パルス列の各光パルスの波数により、測定した前記光強度に対応する測定データをフーリエ変換し、フーリエ変換した前記測定データ及び前記照射位置に基づいて、前記測定対象の断層像を導出する断層像導出ステップとを有する断層像の撮影方法が提供される。   According to a third aspect of the present invention, a broadband optical pulse generating step for generating a broadband optical pulse having a predetermined wavelength band, and the broadband optical pulse is demultiplexed so that the wavelength band is narrower than the predetermined wavelength band. An optical pulse demultiplexing delay multiplexer that generates a plurality of narrowband optical pulses, combines the narrowband optical pulses after delaying them for different times, and generates an optical pulse train composed of a plurality of optical pulses having different center wavelengths. A wave step, an optical branching step for branching the optical pulse train into a measurement optical pulse train and a reference optical pulse train, and irradiating the measurement optical pulse train on a measurement target, and the measurement optical pulse train is generated by being backscattered by the measurement target An optical pulse irradiation / capturing step for supplementing the backscattered light pulse train, and an optical coupling step for forming the combined light pulse train by combining the reference light pulse train and the backscattered light pulse train. And a Fourier transform of the measurement data corresponding to the measured light intensity according to the optical intensity measurement step of measuring the light intensity of each light pulse of the combined light pulse train, and the wave number of each light pulse of the combined light pulse train. And a tomographic image deriving step for deriving a tomographic image of the measurement object based on the Fourier-transformed measurement data and the irradiation position.

本発明の第4の観点によれば、中心波長の異なる複数の光パルスからなる光パルス列を分岐して測定光パルス列を形成した後、前記測定光パルス列を測定対象に照射して、前記測定対象の断層像を導出する断層像の撮影方法に用いられる前記光パルス列の生成方法であって、所定の波長帯域を有する広帯域光パルスを生成する広帯域光パルス生成ステップと、前記広帯域光パルスを分波して、波長帯域が前記所定の波長帯域より狭い複数の狭帯域光パルスを発生し、夫々の前記狭帯域光パルスを異なる時間遅延させた後合波して、前記光パルス列を生成する光パルス分波遅延合波ステップとを有する断層像撮影用の光パルス列の生成方法が提供される。   According to a fourth aspect of the present invention, after branching an optical pulse train composed of a plurality of optical pulses having different center wavelengths to form a measurement optical pulse train, the measurement target is irradiated with the measurement optical pulse train, and the measurement target A method for generating an optical pulse train used in a tomographic imaging method for deriving a tomographic image of the optical system, comprising: generating a broadband optical pulse having a predetermined wavelength band; and demultiplexing the broadband optical pulse An optical pulse for generating the optical pulse train by generating a plurality of narrow-band optical pulses whose wavelength band is narrower than the predetermined wavelength band, delaying each of the narrow-band optical pulses for a different time, and then combining them A method for generating an optical pulse train for tomographic imaging having a demultiplexing delay multiplexing step is provided.

本発明によれば、僅かな数の光検出器を備えるだけで、断層像の高速撮影を可能とするOCT装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an OCT apparatus that enables tomographic imaging at high speed only by providing a small number of photodetectors.

実施の形態のOCT装置の構成図である。It is a block diagram of the OCT apparatus of embodiment. 広帯域光パルスの光強度の時間変化を説明する図である。It is a figure explaining the time change of the optical intensity of a broadband optical pulse. 光パルス幅Δtに対応する期間内における、広帯域光パルスの瞬間光スペクトルを説明する図である。It is a figure explaining the instantaneous optical spectrum of the broadband optical pulse in the period corresponding to optical pulse width (DELTA) t. 広帯域光パルスの時間分解光スペクトルである。It is a time-resolved light spectrum of a broadband light pulse. 実施の形態の光遅延器の構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the structure of the optical delay device of embodiment. 狭帯域光パルス列の時間分解スペクトルである。It is a time-resolved spectrum of a narrow-band optical pulse train. 実施の形態のOCT用光源の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the light source for OCT of embodiment.

以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。尚、図面が異なっても対応する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the matters described in the claims and equivalents thereof. It should be noted that even if the drawings are different, corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

(1)構 成
(i)広帯域光パルス生成ユニット
図1は、本実施の形態のOCT装置2の構成図である。尚、以後特に説明しないが、下記光学装置は、夫々、実線で示す光ファイバーにより光学的に接続されている。
(1) Configuration (i) Broadband Optical Pulse Generation Unit FIG. 1 is a configuration diagram of the OCT apparatus 2 of the present embodiment. Although not specifically described below, the following optical devices are optically connected by optical fibers indicated by solid lines.

図1に示すように、本OCT装置2は、後述する断層像導出ユニット60が発生するトリガに応答して、広帯域光パルス(Broad Band Optical Pulse)5を繰り返し生成する広帯域光パルス生成ユニット4を有している。広帯域光パルス生成ユニット4は、例えば、SLD6(Super Luminescent Diode; SLD)と、このSLD6に電圧パルスを印加して駆動する電圧パルス発生機8(Pulse Generator; PG)8を有している。   As shown in FIG. 1, the OCT apparatus 2 includes a broadband optical pulse generation unit 4 that repeatedly generates a broadband optical pulse 5 in response to a trigger generated by a tomogram deriving unit 60 described later. Have. The broadband optical pulse generation unit 4 includes, for example, an SLD 6 (Super Luminescent Diode; SLD) and a voltage pulse generator 8 (Pulse Generator; PG) 8 that is driven by applying a voltage pulse to the SLD 6.

図2は、広帯域光パルス5の光強度(光パワー)の時間変化を説明する図である。横軸は、時間である。縦軸は、光強度(光強度の瞬間値、以下同様)である。   FIG. 2 is a diagram for explaining the temporal change of the light intensity (optical power) of the broadband optical pulse 5. The horizontal axis is time. The vertical axis represents the light intensity (instantaneous value of light intensity, the same applies hereinafter).

図2に示すように、広帯域光パルス生成ユニット4は、広帯域光パルス5を繰り返し生成する。広帯域光パルス5の時間間隔Tは、例えば、128ns〜5120nsである。また、広帯域光パルス5の持続時間の半値全幅(光強度が、その最大値Pmaxの1/2以上になる時間)、すなわち光パルス幅Δtは、例えば、0.5ns〜5nsである。 As shown in FIG. 2, the broadband optical pulse generation unit 4 repeatedly generates the broadband optical pulse 5. The time interval T of the broadband optical pulse 5 is, for example, 128 ns to 5120 ns. Further, the full width at half maximum of the duration time of the broadband optical pulse 5 (the time during which the light intensity becomes 1/2 or more of the maximum value P max ), that is, the optical pulse width Δt is, for example, 0.5 ns to 5 ns.

図3は、光パルス幅Δtに対応する期間(以下、光パルス持続期間と呼ぶ)内における、広帯域光パルス5の瞬間光スペクトル(一の時刻における光スペクトル)を説明する図である。横軸は、波長である。縦軸は、光パワー密度(単位波長当たり光強度)である。   FIG. 3 is a diagram for explaining the instantaneous optical spectrum (optical spectrum at one time) of the broadband optical pulse 5 within a period corresponding to the optical pulse width Δt (hereinafter referred to as an optical pulse duration). The horizontal axis is the wavelength. The vertical axis represents the optical power density (light intensity per unit wavelength).

図3に示した波長範囲wrは、広帯域光パルス5の光パワー密度が、その最大値の1/2以上になる波長範囲(以下、光パルス波長範囲と呼ぶ)を示している。この光パルス波長範囲wrは、光パルス持続期間内で一定であることが好ましいが、一般的には時間と共に僅かに変化する。本実施の形態では、光パルス持続期間内の全時刻における各光パルス波長範囲wrに共通する波長範囲(すなわち、光パルスの波長帯域)が、所定の波長範囲(例えば、1525nm〜1575nm)になるように、SLD6及びその駆動条件が選択されている。   A wavelength range wr illustrated in FIG. 3 indicates a wavelength range in which the optical power density of the broadband optical pulse 5 is 1/2 or more of the maximum value (hereinafter referred to as an optical pulse wavelength range). The optical pulse wavelength range wr is preferably constant within the optical pulse duration, but generally varies slightly with time. In the present embodiment, the wavelength range common to each optical pulse wavelength range wr at all times within the optical pulse duration (that is, the wavelength band of the optical pulse) is a predetermined wavelength range (for example, 1525 nm to 1575 nm). Thus, the SLD 6 and its driving condition are selected.

図4は、広帯域光パルス5の時間分解光スペクトル16である。図4に示すように、時間分解光スペクトル16は、時間に対応する時間軸10と、波長に対応する波長軸12と、光パワー密度(単位波長当たり光強度)に対応する光パワー密度軸14を有している。   FIG. 4 is a time-resolved light spectrum 16 of the broadband light pulse 5. As shown in FIG. 4, the time-resolved light spectrum 16 includes a time axis 10 corresponding to time, a wavelength axis 12 corresponding to wavelength, and an optical power density axis 14 corresponding to optical power density (light intensity per unit wavelength). have.

図4に示すように、本実施の形態の広帯域光パルス5は、所定の光パルス幅Δt(例えば、0.5ns〜5.0ns)を有し、略一定の時間間隔T(例えば、128ns〜5120ns)で繰り返し生成される。また、広帯域光パルス5は、十分に広い所定の波長帯域WR(例えば、1525nm〜1575nm)を有している。   As shown in FIG. 4, the broadband optical pulse 5 of the present embodiment has a predetermined optical pulse width Δt (for example, 0.5 ns to 5.0 ns), and a substantially constant time interval T (for example, 128 ns to 5120 ns). The broadband optical pulse 5 has a sufficiently wide predetermined wavelength band WR (for example, 1525 nm to 1575 nm).

(ii)光パルス分波遅延合波ユニット
また、本OCT装置2は、広帯域光パルス生成ユニット4が生成した広帯域光パルス5から、中心波長の異なる光パルスからなる光パルス列を、生成する光パルス分波遅延合波ユニット18を有している。
(Ii) Optical Pulse Demultiplexing / Demultiplexing Unit The OCT apparatus 2 generates an optical pulse train composed of optical pulses having different center wavelengths from the broadband optical pulse 5 generated by the broadband optical pulse generation unit 4. A demultiplexing / demultiplexing unit 18 is provided.

本実施の形態の光パルス分波遅延合波ユニット18は、図1に示すように、SLD6により生成され光入射口24に入射した広帯域光パルス5を、光入出射口26から出射させる第1の光サーキュレータ27を有している。ここで、光入射口24は、第1の光サーキュレータ27に属する。   As shown in FIG. 1, the optical pulse demultiplexing / demultiplexing unit 18 of the present embodiment is a first unit that emits the broadband optical pulse 5 generated by the SLD 6 and incident on the light incident port 24 from the light incident / exit port 26. The optical circulator 27 is provided. Here, the light incident port 24 belongs to the first optical circulator 27.

また、本光パルス分波遅延合波ユニット18は、第1のサーキュレータ27の光入出射口26から出射し、広帯域光入出射口28に入射した広帯域光パルス5を分波して、複数の狭帯域(narrow band)光パルスを生成し、生成した狭帯域光パルスの夫々を対応する狭帯域光入出射口30から出射する光合分波器32を有している。本実施の形態の光合分波器32は、図1に示すように、アレイ光導波グレーティング(Arrayed Waveguide Grating; AWG)である。このAWGのチャネル数は、例えば256〜1024である。ここで、広帯域光入出射口28及び狭帯域光入出射口30は、光合分波器32に属する。   The present optical pulse demultiplexing delay multiplexing unit 18 demultiplexes the broadband optical pulse 5 emitted from the light incident / exit port 26 of the first circulator 27 and incident on the broadband light incident / exit port 28, An optical multiplexer / demultiplexer 32 that generates a narrow band optical pulse and emits each of the generated narrow band optical pulses from a corresponding narrow band light incident / exit port 30 is provided. The optical multiplexer / demultiplexer 32 of this embodiment is an arrayed waveguide grating (AWG), as shown in FIG. The number of channels of this AWG is, for example, 256 to 1024. Here, the broadband light incident / exit port 28 and the narrowband light incident / exit port 30 belong to the optical multiplexer / demultiplexer 32.

また、光パルス分波遅延合波ユニット18は、光合分波器32の狭帯域光入出射口30から出射した夫々の狭帯域光パルスを、夫々異なる時間遅延させた後、狭帯域光入出射口30に入射させる複数の光遅延器34を有している。   The optical pulse demultiplexing / demultiplexing unit 18 delays each narrowband light pulse emitted from the narrowband light incident / exit port 30 of the optical multiplexer / demultiplexer 32 for a different time, and then narrows the light in the narrowband light. A plurality of optical delay devices 34 to be incident on the mouth 30 are provided.

図5は、本実施の形態の光遅延器34の構成を説明する概略図である。本実施の形態の光遅延器34は、図5に示すように、例えば金の蒸着膜からなる反射鏡35が一端に形成された光ファイバー36である。そして、光ファイバー36の他端は、AWG32の狭帯域光入出射口30に接続されている。ここで、光ファイバー36の長さは、短いものから順番に、所定の長さ(例えば、略7.5cm〜75cm)の1倍、2倍、3倍・・・である。尚、光ファイバー36の長さ15cmは、1nsの遅延時間に相当する。   FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the configuration of the optical delay device 34 according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, the optical delay device 34 of the present embodiment is an optical fiber 36 in which a reflecting mirror 35 made of, for example, a gold deposition film is formed at one end. The other end of the optical fiber 36 is connected to the narrowband light incident / exit port 30 of the AWG 32. Here, the length of the optical fiber 36 is 1 time, 2 times, 3 times,... A predetermined length (for example, approximately 7.5 cm to 75 cm) in order from the shortest. The length 15 cm of the optical fiber 36 corresponds to a delay time of 1 ns.

遅延された狭帯域光パルス22が入射した光合分波器32は、この狭帯域光パルスを合波して光パルス列(以下、狭帯域光パルス列と呼ぶ)を生成し、生成した狭帯域光パルス列を広帯域光入出射口28から出射させる。   The optical multiplexer / demultiplexer 32 on which the delayed narrow-band optical pulse 22 is incident multiplexes the narrow-band optical pulse to generate an optical pulse train (hereinafter referred to as a narrow-band optical pulse train), and the generated narrow-band optical pulse train Is emitted from the broadband light incident / exit port 28.

次に、広帯域光入出射口28から出射した狭帯域光パルス列20が、第1の光サーキュレータ27の光入出射口26に入射し、第1の光サーキュレータ27の光出射口37から出射する。   Next, the narrow-band optical pulse train 20 emitted from the broadband light incident / exit port 28 enters the light incident / exit port 26 of the first optical circulator 27 and exits from the light exit port 37 of the first optical circulator 27.

図6は、狭帯域光パルス列20の時間分解光スペクトルである。図6に示すように、本実施の形態の狭帯域光パルス列20の各狭帯域光パルス22は、略一定の光パルス幅Δtnb(例えば、0.5ns〜5.0ns)と、略一定の波長帯域WRnb(例えば、0.05〜0.20nm)を有している。 FIG. 6 is a time-resolved light spectrum of the narrow-band optical pulse train 20. As shown in FIG. 6, each narrow-band optical pulse 22 of the narrow-band optical pulse train 20 of the present embodiment has a substantially constant optical pulse width Δt nb (for example, 0.5 ns to 5.0 ns) and a substantially constant. It has a wavelength band WR nb (for example, 0.05 to 0.20 nm).

上述したように、狭帯域光パルス22は、広帯域光パルス5を、AWG32により分波して形成する。従って、狭帯域光パルス22の光パルス幅Δtnbは、広帯域光パルス5の光パルス幅Δtと略同じ所定の値である。また、狭帯域光パルス22の光パルス波長帯域WRnbは、AWG32のチャネル幅と略同じ所定の値である。 As described above, the narrow-band optical pulse 22 is formed by demultiplexing the broadband optical pulse 5 by the AWG 32. Therefore, the optical pulse width Δt nb of the narrow-band optical pulse 22 is a predetermined value that is substantially the same as the optical pulse width Δt of the broadband optical pulse 5. Further, the optical pulse wavelength band WR nb of the narrow band optical pulse 22 is a predetermined value that is substantially the same as the channel width of the AWG 32.

AWC32により形成された各狭帯域光パルス22は、AWG32の狭帯域光入出射口30を略同時に出射し、夫々、光遅延器34により異なる時間D1,D2,D3・・・遅延される。その後、各狭帯域光パルス22は、AWG32の各狭帯域光入出射口30に入射した後合波されて、図6に示すような狭帯域光パルス列20になる。ここで、各狭帯域光パルス22の遅延時間D1,D2,D3・・・は、各狭帯域光パルス22を重ならせない時間(正確には、各狭帯域光パルス22の光パルス持続期間を重ならせない遅延時間)であることが好ましい。すなわち、各狭帯域光パルス22の間隔(=D2−D1,D3−D2・・・)が、狭帯域光パルス22の光パルス幅Δtnb以上であることが好ましい。尚、図6には光パルスが5つだけ示されているが、通常、狭帯域光パルス列20の光パルス数は数百に及ぶ。 Each narrow-band light pulse 22 formed by the AWG 32 exits the narrow-band light entrance / exit 30 of the AWG 32 substantially simultaneously, and is delayed by different times D1, D2, D3,. Thereafter, each narrow-band light pulse 22 enters the narrow-band light entrance / exit 30 of the AWG 32 and is then combined into a narrow-band light pulse train 20 as shown in FIG. Here, the delay times D1, D2, D3,... Of each narrowband optical pulse 22 are the times when the narrowband optical pulses 22 are not overlapped (more precisely, the optical pulse duration of each narrowband optical pulse 22 It is preferable that the delay time is not to overlap. That is, it is preferable that the interval (= D2-D1, D3-D2...) Of each narrow-band light pulse 22 is equal to or larger than the light pulse width Δt nb of the narrow-band light pulse 22. Although only five optical pulses are shown in FIG. 6, the number of optical pulses in the narrow-band optical pulse train 20 usually reaches several hundreds.

以上のようにして、光パルス分波遅延合波ユニット18は、波長帯域が広帯域光パルスの波長帯域(所定の波長帯域)より狭い複数の狭帯域光パルス22を発生し、夫々の狭帯域光パルス22を異なる時間遅延させた後合波することにより、中心波長の異なる複数の光パルスからなる光パルス列20を生成する。   As described above, the optical pulse demultiplexing delay multiplexing unit 18 generates a plurality of narrowband optical pulses 22 whose wavelength band is narrower than the wavelength band (predetermined wavelength band) of the wideband optical pulse, and each narrowband light. An optical pulse train 20 composed of a plurality of optical pulses having different center wavelengths is generated by multiplexing the pulses 22 after being delayed for different times.

(iii)光分岐器
また、本OCT装置2は、狭帯域光パルス列20を、測定光パルス列38と参照光パルス列40に分岐する光分岐器(optical splitter)42を有している。ここで、光分岐器42は、例えば方向性結合器である。この光分岐器42の分岐比は、例えば90%(測定光パルス列側)及び10%(参照光パルス列側)である。
(Iii) Optical splitter The present OCT apparatus 2 has an optical splitter 42 that branches the narrow-band optical pulse train 20 into a measurement optical pulse train 38 and a reference optical pulse train 40. Here, the optical splitter 42 is, for example, a directional coupler. The branching ratio of the optical splitter 42 is, for example, 90% (measurement light pulse train side) and 10% (reference light pulse train side).

(iv)光照射/補足ユニット
また、本OCT装置2は、測定光パルス列38が測定対象46により後方散乱されて発生した後方散乱光パルス列48を補足する光照射/補足ユニット50を有している。測定対象46は、例えば、網膜、前眼部、内蔵の内壁等である。
(Iv) Light Irradiation / Supplement Unit The OCT apparatus 2 also includes a light irradiation / supplementation unit 50 that supplements the backscattered light pulse train 48 generated by the measurement light pulse train 38 being backscattered by the measurement object 46. . The measurement object 46 is, for example, a retina, an anterior eye portion, a built-in inner wall, or the like.

ここで、光照射/補足ユニット50は、図1に示すように、光分岐器42により分岐されその光入射口24aに入射した測定光パルス列38を、光入出射口26aから出射させる第2の光サーキュレータ27aを有している。   Here, as shown in FIG. 1, the light irradiation / supplementation unit 50 is configured to emit a measurement light pulse train 38 that is branched by the optical branching device 42 and incident on the light incident port 24a from the light incident / exit port 26a. It has an optical circulator 27a.

また、光照射/補足ユニット50は、第2のサーキュレータ27aの光入出射口26aから出射した測定光パルス列38を平行光線56に変換するコリメータレンズ52を有している。また、光照射/補足ユニット50は、この平行光線56(測定光パルス列)を偏向するガルバノミラー54と、偏向した平行光線56を集光して測定対象46に照射するフォーカシングレンズ58を有している。ここで、ガルバノミラー54は、後述する断層像導出ユニット60のコンピュータ62の命令に応答して、SLD6が広帯域光パルス5を繰り返し生成する各時点の直前に、集光された平行光線56(測定光パルス列)の照射位置を測定対象46上の直線に沿って移動させる装置である。   The light irradiation / supplementation unit 50 also has a collimator lens 52 that converts the measurement light pulse train 38 emitted from the light incident / exit port 26a of the second circulator 27a into a parallel light beam 56. Further, the light irradiation / supplementation unit 50 has a galvanometer mirror 54 that deflects the parallel light beam 56 (measurement light pulse train), and a focusing lens 58 that collects the deflected parallel light beam 56 and irradiates the measurement object 46. Yes. Here, the galvanometer mirror 54 responds to a command from the computer 62 of the tomographic image deriving unit 60 described later, and immediately before each time point when the SLD 6 repeatedly generates the broadband light pulse 5, This is a device that moves the irradiation position of the optical pulse train) along a straight line on the measurement object 46.

測定対象46に照射された測定光パルス列は、測定対象46に照射され、その一部が後方散乱されて、後方散乱光パルス列48になる。この後方散乱光パルス列48は、フォーカシングレンズ58に入射し、その後測定光パルス列が進んで来た光路を逆行して、第2の光サーキュレータ27aの光入出射口26aに入射し、第2の光サーキュレータ27aの光出射口37aから出射する。   The measurement light pulse train applied to the measurement object 46 is applied to the measurement object 46, and a part of the measurement light pulse train is backscattered to form a backscattered light pulse train 48. The backscattered light pulse train 48 is incident on the focusing lens 58, then travels backward in the optical path along which the measurement light pulse train has traveled, and enters the light incident / exit port 26a of the second optical circulator 27a. The light exits from the light exit 37a of the circulator 27a.

以上のようにして、本照射/補足ユニット50は、測定光パルス列38を測定対象46に照射し、測定光パルス列38が測定対象46により後方散乱されて発生した後方散乱光パルス列48を補足する装置であって、広帯域光パルス5を繰り返し生成する各時点の前に、測定光パルス列の照射位置を移動させる。   As described above, the main irradiation / supplementing unit 50 irradiates the measurement light pulse train 38 to the measurement object 46 and supplements the backscattered light pulse train 48 generated by the measurement light pulse train 38 being backscattered by the measurement object 46. The irradiation position of the measurement light pulse train is moved before each time point at which the broadband light pulse 5 is repeatedly generated.

(v)光遅延ユニット
また、本OCT装置2は、参照光パルス列40の光路の光学長を調整する光遅延ユニット64を有している。
(V) Optical Delay Unit The OCT apparatus 2 has an optical delay unit 64 that adjusts the optical length of the optical path of the reference light pulse train 40.

図1に示すように、光遅延ユニット64は、光分岐器42に分岐されその光入射口24bに入射した参照光パルス列40を、光入出射口26bから出射させる第3の光サーキュレータ27bを有している。また、光遅延ユニット64は、第3のサーキュレータ27bの光入出射口26bから出射した参照光パルス列を平行光線56bに変換するコリメータレンズ52bを有している。また、光遅延ユニット64は、この平行光線(参照光パルス列)56bを集光して参照ミラー66に照射するフォーカシングレンズ58bを有している。ここで、参照ミラー66は、参照光パルス列の進行方向に移動可能である。   As shown in FIG. 1, the optical delay unit 64 has a third optical circulator 27b that emits the reference light pulse train 40 branched to the optical splitter 42 and incident on the light incident port 24b from the light incident / exit port 26b. doing. The optical delay unit 64 has a collimator lens 52b that converts the reference light pulse train emitted from the light incident / exit port 26b of the third circulator 27b into a parallel light beam 56b. Further, the optical delay unit 64 has a focusing lens 58 b that collects the parallel light beam (reference light pulse train) 56 b and irradiates the reference mirror 66. Here, the reference mirror 66 is movable in the traveling direction of the reference light pulse train.

参照ミラー66に照射された参照光パルス列は、参照ミラー66により反射され、進行方向を反転させ、フォーカシングレンズ58bに入射する。その後、参照光パルス列は、進行して来た光路を逆行して、第3の光サーキュレータ27bの光入出射口26bに入射し、第3の光サーキュレータ27bの光出射口37bから出射する。   The reference light pulse train irradiated on the reference mirror 66 is reflected by the reference mirror 66, reverses the traveling direction, and enters the focusing lens 58b. Thereafter, the reference light pulse train travels backward along the traveling optical path, enters the light incident / exit port 26b of the third optical circulator 27b, and exits from the light exit port 37b of the third optical circulator 27b.

ここで、参照ミラー66は、平行光56bの進行方向に移動して、参照光パルス列40の光路(以下、参照光路と呼ぶ)の光学長を、所望の長さに調整する機能を有している。本実施の形態では、参照光パルス列40の光路の光学長が、測定光パルス列38の光路と後方散乱光パルス列48の光路を合わせた光路(以下、測定光路)の光学長に略等しくなるように、参照ミラー66の位置を調整する。   Here, the reference mirror 66 has a function of moving in the traveling direction of the parallel light 56b and adjusting the optical length of the optical path of the reference optical pulse train 40 (hereinafter referred to as the reference optical path) to a desired length. Yes. In the present embodiment, the optical length of the optical path of the reference light pulse train 40 is substantially equal to the optical length of the optical path (hereinafter referred to as the measurement optical path) that combines the optical path of the measurement light pulse train 38 and the optical path of the backscattered light pulse train 48. Then, the position of the reference mirror 66 is adjusted.

(vi)光結合器
また、本OCT装置2は、参照光パルス列40と後方散乱光パルス列48を結合して、結合光パルス列68a,68bを形成する光結合器(optical coupler)70を有している。ここで、光結合器70は、例えば方向性結合器であり、その分岐比は、50%対50%ある。
(Vi) Optical Coupler The OCT apparatus 2 further includes an optical coupler 70 that combines the reference light pulse train 40 and the backscattered light pulse train 48 to form combined light pulse trains 68a and 68b. Yes. Here, the optical coupler 70 is a directional coupler, for example, and the branching ratio is 50% to 50%.

この光結合器70は、その第1の出射口から第1の結合光パルス列68aを出射し、第2の出射口からは第2の結合光パルス列68bを出射する。この第1の結合光パルス列68a及び第2の結合光パルス列68bは、共に、参照光パルス列40と後方散乱光パルス列48の干渉光である。但し、第1の結合光パルス列68a及び第2の結合光パルス列68bでは、波長に対して周期的に変化する各光パルスの光強度の位相がπずれている。   The optical coupler 70 emits a first combined optical pulse train 68a from the first exit port, and emits a second combined optical pulse train 68b from the second exit port. Both the first combined light pulse train 68 a and the second combined light pulse train 68 b are interference light beams of the reference light pulse train 40 and the backscattered light pulse train 48. However, in the first combined optical pulse train 68a and the second combined optical pulse train 68b, the phase of the light intensity of each optical pulse that periodically changes with respect to the wavelength is shifted by π.

すなわち、参照光パルス列40及び後方散乱光パルス列48の各光パルスの強度が一定で、且つその中心波長の大きさの順に各光パルスが光結合器70に到達する場合、第1の結合光パルス列68a及び第2の結合光パルス列68bの各光パルスの強度は、夫々、発生順番を変数とする三角関数になる。そして、この三角関数の位相は、第1の結合光パルス列68aと第2の結合光パルス列68bの間で、πずれている。   That is, when the intensity of each optical pulse of the reference optical pulse train 40 and the backscattered optical pulse train 48 is constant and each optical pulse reaches the optical coupler 70 in the order of the size of the center wavelength, the first combined optical pulse train The intensity of each optical pulse in 68a and the second combined optical pulse train 68b is a trigonometric function with the generation order as a variable. The phase of this trigonometric function is shifted by π between the first combined optical pulse train 68a and the second combined optical pulse train 68b.

尚、光分岐器42、光照射/補足ユニット50、光遅延ユニット64、光結合器70、及びこれらの光学装置を接続する光ファイバーは、マッツエンダー干渉計を形成している。そして、上述したように参照光路と測定光路が略等しいので、同じ狭帯域光パルス22に由来する、参照光パルス列の光パルスと後方散乱光パルス列の光パルスが、光結合器70で重ね合わされて干渉する。   The optical branching device 42, the light irradiation / supplementing unit 50, the optical delay unit 64, the optical coupler 70, and the optical fiber connecting these optical devices form a Matsender interferometer. Since the reference optical path and the measurement optical path are substantially equal as described above, the optical pulse of the reference optical pulse train and the optical pulse of the backscattered optical pulse train derived from the same narrowband optical pulse 22 are overlapped by the optical coupler 70. have a finger in the pie.

(vii)光パルス強度測定ユニット
また、本OCT装置2は、結合光パルス列68a,68bの各光パルスの光強度を測定する光パルス強度測定ユニット72を有している。本実施の形態の光パルス強度測定ユニット72は、第1の光検出器74a(例えば、pinフォトダイオード)と、第2の光検出器74b(例えば、pinフォトダイオード)と、これら光検出器74a,74bに接続された差動増幅器76を有している。
(Vii) Optical Pulse Intensity Measurement Unit The present OCT apparatus 2 has an optical pulse intensity measurement unit 72 that measures the optical intensity of each optical pulse in the combined optical pulse trains 68a and 68b. The optical pulse intensity measurement unit 72 of the present embodiment includes a first photodetector 74a (for example, a pin photodiode), a second photodetector 74b (for example, a pin photodiode), and these photodetectors 74a. , 74b, a differential amplifier 76 is connected.

ここで、第1の光検出器74aは、第1の結合光パルス列68aの光強度を検出し、その出力信号を差動増幅器76のプラス側の入力端子に供給する。一方、第2の光検出器74bは、第2の結合光パルス列68bの光強度を検出し、その出力信号を差動増幅器76のマイナス側の入力端子に供給する。   Here, the first photodetector 74 a detects the light intensity of the first combined optical pulse train 68 a and supplies the output signal to the positive input terminal of the differential amplifier 76. On the other hand, the second photodetector 74 b detects the light intensity of the second combined optical pulse train 68 b and supplies the output signal to the negative input terminal of the differential amplifier 76.

上述したように、結合光パルス列68a,68bの各光パルスの位相はπずれている。従って、差動増幅器76は、各光パルスに含まれている直流成分を除去し振動成分だけを増幅して、下記高速アナログデジタル変換ユニット78に光パルス強度信号94を送信する。尚、上記振動成分は、第1の結合光パルス列68aの光パルスと、第2の結合光パルス列68bの光パルスが干渉して生じる干渉信号である。   As described above, the phases of the optical pulses in the combined optical pulse trains 68a and 68b are shifted by π. Therefore, the differential amplifier 76 removes the direct current component included in each optical pulse, amplifies only the vibration component, and transmits the optical pulse intensity signal 94 to the high-speed analog-digital conversion unit 78 described below. The vibration component is an interference signal generated by interference between the optical pulse of the first combined optical pulse train 68a and the optical pulse of the second combined optical pulse train 68b.

(viii)断層像導出ユニット
また、本OCT装置2は、結合光パルス列の各光パルスの光強度及び測定光パルス列の照射位置44に基づいて、測定対象46の断層像を導出する断層像導出ユニット60を有している。
(Viii) Tomographic image deriving unit
The OCT apparatus 2 further includes a tomographic image deriving unit 60 for deriving a tomographic image of the measurement object 46 based on the light intensity of each light pulse of the combined light pulse train and the irradiation position 44 of the measurement light pulse train.

断層像導出ユニット60は、光パルス強度測定ユニット72の出力信号(以下、光パルス強度信号94と呼ぶ)をアナログデジタル変換(以下、AD変換と呼ぶ)して記録する高速アナログデジタル変換ユニット78(以下、高速AD変換ユニットと呼ぶ)を有している。   The tomographic image deriving unit 60 performs high-speed analog-digital conversion unit 78 (hereinafter referred to as “AD conversion”) and records the output signal (hereinafter referred to as “light pulse intensity signal 94”) of the light pulse intensity measurement unit 72 after analog-digital conversion. (Hereinafter referred to as a high-speed AD conversion unit).

ここで、高速AD変換ユニット78は、光パルス強度測定ユニット72の出力をAD変換するアナログデジタル変換機(Analog Digital Convertor; 以下、AD変換機と呼ぶ)80と、AD変換機80が変換したデジタル信号を記録するメモリユニット82(例えば、Random Access Memory)を有している。   Here, the high-speed AD conversion unit 78 includes an analog / digital converter (hereinafter referred to as an AD converter) 80 that performs AD conversion on the output of the optical pulse intensity measurement unit 72, and a digital signal converted by the AD converter 80. A memory unit 82 (for example, Random Access Memory) for recording signals is included.

また、断層像導出ユニット60は、電圧パルス発生機8、ガルバノミラー54、及び高速AD変換ユニット78等の動作を制御し、且つ高速AD変換ユニット78が変換したデジタル信号を処理して、測定対象46の断層像を導出するコンピュータ62を有している。   The tomogram deriving unit 60 controls the operation of the voltage pulse generator 8, the galvanometer mirror 54, the high-speed AD conversion unit 78, and the like, and processes the digital signal converted by the high-speed AD conversion unit 78 to measure the object. A computer 62 for deriving 46 tomographic images is provided.

このコンピュータ62は、CPU(Central Processing Unit)84と、主記憶装置(例えば、Random Access Memory)86と、OCT装置2の制御プログラムが記録された補助記憶装置88(磁気ディスク等)を有している。   The computer 62 includes a CPU (Central Processing Unit) 84, a main storage device (for example, Random Access Memory) 86, and an auxiliary storage device 88 (such as a magnetic disk) in which a control program for the OCT device 2 is recorded. Yes.

コンピュータ62に上記機能を実現させるためには、コンピュータ62を起動し、補助記憶装置88から主記憶装置86に制御プログラムをロードする。その後、CPU84が主記憶装置86中の制御プログラムの指令に応答することにより(すなわち、主記憶装置86内の制御プログラムを実行することで)、他の装置(高速AD変換ユニット78等)を制御し且つ断層像を導出する演算制御装置になる。   In order for the computer 62 to realize the above functions, the computer 62 is started and a control program is loaded from the auxiliary storage device 88 to the main storage device 86. After that, the CPU 84 responds to the command of the control program in the main storage device 86 (that is, by executing the control program in the main storage device 86), thereby controlling other devices (such as the high-speed AD conversion unit 78). In addition, an arithmetic control device for deriving a tomographic image is obtained.

以上の構成により、断層像導出ユニット78は、結合光パルス列68a,68bの各光パルスの波数により、光パルスの光強度に対応する測定データをフーリエ変換し、フーリエ変換した測定データ及び測定光パルス列38の照射位置44に基づいて、測定対象46の断層像を導出する(下記「(2)動 作」を参照)。   With the above configuration, the tomographic image deriving unit 78 performs Fourier transform on the measurement data corresponding to the light intensity of the light pulse based on the wave number of each light pulse in the combined light pulse trains 68a and 68b, and the Fourier transformed measurement data and measurement light pulse train. Based on the 38 irradiation positions 44, a tomographic image of the measurement object 46 is derived (see “(2) Operation” below).

(2)動 作
次に、本OCT装置2の動作を説明する。
(2) Operation Next, the operation of the OCT apparatus 2 will be described.

―電子装置の動作―
まず、本OCT装置2を形成する各電子装置の動作を説明する。
―Operation of electronic devices―
First, the operation of each electronic device forming the OCT apparatus 2 will be described.

断層像導出ユニット60のCPU84は、主記憶装置86中の制御プログラムの指令を受け、光照射/補足ユニット50のガルバノミラー54の駆動装置(図示せず)に命令96を送信して、測定光パルス列38の照射位置44を、測定対象上の所望の位置に設定する。   The CPU 84 of the tomographic image deriving unit 60 receives a command from the control program in the main storage device 86, and sends a command 96 to a drive device (not shown) of the galvano mirror 54 of the light irradiation / supplementation unit 50 to measure light. The irradiation position 44 of the pulse train 38 is set to a desired position on the measurement target.

次に、CPU84は、主記憶装置86中の制御プログラムの指令を受け、電圧パルス発生機8にトリガ90を送信する。電圧パルス発生機8は、このトリガ90に応答して、トリガ92を高速AD変換ユニット78に送信すると共に、一つの電圧パルスをSLD6に印加する。電圧パルスが印加されたSLD6は、広帯域光パルス5を生成する。   Next, the CPU 84 receives a command of a control program in the main storage device 86 and transmits a trigger 90 to the voltage pulse generator 8. In response to the trigger 90, the voltage pulse generator 8 transmits the trigger 92 to the high-speed AD conversion unit 78 and applies one voltage pulse to the SLD 6. The SLD 6 to which the voltage pulse is applied generates the broadband light pulse 5.

一方、高速AD変換ユニット78のAD変換機80は、このトリガ92に応答して、光パルス強度測定ユニット72が出力する光パルス強度信号94のAD変換を開始する。以上により、結合光パルス列68a,68bの最初の光パルスに対応する光パルス強度信号94に同期して、AD変換が開始する。   On the other hand, the AD converter 80 of the high-speed AD conversion unit 78 starts AD conversion of the optical pulse intensity signal 94 output from the optical pulse intensity measurement unit 72 in response to the trigger 92. As described above, AD conversion is started in synchronization with the optical pulse intensity signal 94 corresponding to the first optical pulse of the combined optical pulse trains 68a and 68b.

本実施の形態では、このAD変換の周期は、結合光パルス列68a,68bの各光パルスの時間間隔に略一致するように設定されている。また、AD変換機80は、少なくても結合光パルス列68a,68bの光パルスの数と同じ回数、上記AD変換を繰返す。   In the present embodiment, the AD conversion cycle is set to substantially coincide with the time interval of each optical pulse of the combined optical pulse trains 68a and 68b. Further, the AD converter 80 repeats the AD conversion at least as many times as the number of optical pulses in the combined optical pulse trains 68a and 68b.

以上の手順により、AD変換機80は、結合光パルス列68a,68bの各光パルスに同期して、光パルス強度信号94をAD変換する。そして、高速AD変換ユニット78は、AD変換した光パルス強度信号94を、メモリユニット82に逐次記録する。   With the above procedure, the AD converter 80 AD converts the optical pulse intensity signal 94 in synchronization with the optical pulses of the combined optical pulse trains 68a and 68b. Then, the high-speed AD conversion unit 78 sequentially records the AD converted optical pulse intensity signal 94 in the memory unit 82.

上記一連の動作の終了後、CPU84は、主記憶装置86中の制御プログラムの指令を受け、ガルバノミラー54の駆動装置(図示せず)へ命令96を送信する。この命令96に応答して、上記駆動装置は、ガルバノミラー54の姿勢を制御して、測定光パルス列38の照射位置44を、測定対象上の直線に沿って僅かに移動させる。   After completion of the above series of operations, the CPU 84 receives a command from the control program in the main storage device 86 and transmits a command 96 to a drive device (not shown) of the galvano mirror 54. In response to this command 96, the driving device controls the attitude of the galvanometer mirror 54 to slightly move the irradiation position 44 of the measurement light pulse train 38 along a straight line on the measurement target.

次に、CPU84は、主記憶装置86中の制御プログラムの指令を受け、電圧パルス発生機8へトリガ90を再度送信する。電圧パルス発生機8は、このトリガ90に応答して、再びトリガ92を高速AD変換ユニット78に送信すると共に、電圧パルスをSLD6に印加する。電圧パルスが印加されたSLD6は、広帯域光パルス5を再度生成する。また、高速アナログデジタル変換機78は、トリガ92に応答してAD変換を再開始し、デジタル化した光パルス強度信号94を、メモリユニット82に逐次記録する。   Next, the CPU 84 receives a command of the control program in the main storage device 86 and transmits the trigger 90 to the voltage pulse generator 8 again. In response to the trigger 90, the voltage pulse generator 8 transmits the trigger 92 to the high-speed AD conversion unit 78 again and applies a voltage pulse to the SLD 6. The SLD 6 to which the voltage pulse has been applied generates the broadband light pulse 5 again. Further, the high-speed analog-digital converter 78 restarts AD conversion in response to the trigger 92 and sequentially records the digitized optical pulse intensity signal 94 in the memory unit 82.

本OCT装置2の電子機器は、以上のような、照射位置44の移動、広帯域光パルス5の生成、光パルス強度信号94のAD変換及び記録を、測定対象上の直線に沿って、例えば、数十〜数千回繰り返す。   The electronic device of the present OCT apparatus 2 performs the above-described movement of the irradiation position 44, generation of the broadband optical pulse 5, AD conversion and recording of the optical pulse intensity signal 94 along a straight line on the measurement target, for example, Repeat several tens to several thousand times.

次に、CPU84は、主記憶装置86中の制御プログラムの指令を受け、メモリユニット82内の測定データ(デジタル化した光パルス強度信号)を一括して受信し、主記憶装置86に記録する。   Next, the CPU 84 receives an instruction of a control program in the main storage device 86, receives the measurement data (digitized optical pulse intensity signal) in the memory unit 82 at once, and records it in the main storage device 86.

次に、CPU84は、主記憶装置86中の制御プログラムの指令を受け、主記憶装置86に記録した測定データを読み出し、受信した上記測定データを結合光パルス列の各光パルスの中心波数によりフーリエ変換する。尚、光パルスの中心波数とは、光パルスの波長帯域の中心波長に対応する波数(=2π/波長)である。   Next, the CPU 84 receives an instruction of a control program in the main storage device 86, reads out the measurement data recorded in the main storage device 86, and Fourier transforms the received measurement data by the center wave number of each optical pulse of the combined optical pulse train. To do. The center wave number of the optical pulse is a wave number (= 2π / wavelength) corresponding to the center wavelength of the wavelength band of the optical pulse.

次に、コンピュータ62は、主記憶装置86中の制御プログラムの指令を受け、フーリエ変換した上記測定データの絶対値の二乗と測定光パルス列の照射位置に基づいて、測定対象46の断層像を導出する。尚、この演算処理は、特許文献1等に開示されている断層像の導出処理と略同じである。   Next, the computer 62 receives a command from the control program in the main storage device 86 and derives a tomographic image of the measurement object 46 based on the square of the absolute value of the measurement data subjected to Fourier transform and the irradiation position of the measurement light pulse train. To do. This calculation process is substantially the same as the tomographic image derivation process disclosed in Patent Document 1 and the like.

ところで、狭帯域光パルス22のパルス幅Δtは、例えば0.5ns〜5nsである。また、狭帯域光パルス列20に含まれる狭帯域光パルス22の数は、例えば256〜1012個である。従って、一つの照射位置44に測定光パルス列38を照射するために要する時間は、128ns〜5μsである。   By the way, the pulse width Δt of the narrow-band light pulse 22 is, for example, 0.5 ns to 5 ns. Further, the number of narrowband optical pulses 22 included in the narrowband optical pulse train 20 is, for example, 256 to 1012. Therefore, the time required to irradiate the measurement light pulse train 38 to one irradiation position 44 is 128 ns to 5 μs.

2次元断層像を形成するには、少なくても100程度の照射位置44に、測定光パルス列を照射することが好ましい。このような測定光パルス列の照射に要する時間は、
12μs(=128ns×100点)〜5ms(=5μs×100点)である。すなわち、本OCT装置2によれば、極めて短い時間で2次元断層像の導出に用いるデータを得ることができる。このような高速測定にも拘わらず、本OCT装置2が備えている光検出器は僅か2つである。このように、本実施の形態によれば、僅かな数の光検出器を備えたOCT装置により、断層像の高速撮影が可能になる。
In order to form a two-dimensional tomographic image, it is preferable to irradiate at least about 100 irradiation positions 44 with the measurement light pulse train. The time required for irradiation of such a measurement light pulse train is as follows:
12 μs (= 128 ns × 100 points) to 5 ms (= 5 μs × 100 points). That is, according to the present OCT apparatus 2, data used for deriving a two-dimensional tomographic image can be obtained in a very short time. Despite such high-speed measurement, the present OCT apparatus 2 has only two photodetectors. As described above, according to the present embodiment, it is possible to capture a tomographic image at high speed by using an OCT apparatus including a small number of photodetectors.

尚、本実施の形態では、第1の結合光パルス列68aの光パルス強度(光パルスの光強度)と第2の結合光パルス列68bの光パルス強度を差動増幅し、差動増幅した光パルス強度をフーリエ変換している。しかし、第1の結合光パルス列68aの光パルス強度(又は、第2の結合光パルス列68bの光パルス強度)だけを一つの光検出器で測定しその後増幅して、測定及び増幅した光パルス強度を直接フーリエ変換してもよい。また、フーリエ変換に用いる、結合光パルス列の各光パルスの波数は、必ずしも中心波数でなくてもよい。但し、フーリエ変換に用いる波数としては、各光パルスの波長帯域WRnb内の波長に対応する波数が好ましい。 In the present embodiment, the optical pulse intensity of the first combined optical pulse train 68a (the optical intensity of the optical pulse) and the optical pulse intensity of the second combined optical pulse train 68b are differentially amplified, and the differentially amplified optical pulse The intensity is Fourier transformed. However, only the optical pulse intensity of the first combined optical pulse train 68a (or the optical pulse intensity of the second combined optical pulse train 68b) is measured with one photodetector and then amplified, and the measured and amplified optical pulse intensity is measured. May be directly Fourier transformed. Further, the wave number of each optical pulse of the combined optical pulse train used for Fourier transform is not necessarily the center wave number. However, the wave number used for the Fourier transform is preferably the wave number corresponding to the wavelength in the wavelength band WR nb of each optical pulse.

―光学装置の動作―
次に、本OCT装置2を形成する各光学装置の動作を説明する。
―Operation of optical device―
Next, the operation of each optical device forming the OCT apparatus 2 will be described.

まず、広帯域光パルス生成ユニット4のSLD6が、CPU62が送信するトリガ90に応答して、所定の波長帯域を有する広帯域光パルス5を生成する。   First, the SLD 6 of the broadband optical pulse generation unit 4 generates the broadband optical pulse 5 having a predetermined wavelength band in response to the trigger 90 transmitted by the CPU 62.

SLD6により生成され広帯域光パルス5は、第1の光サーキュレータ27の光入射口24に入射し、その光入出射口26から出射する。   The broadband optical pulse 5 generated by the SLD 6 enters the light incident port 24 of the first optical circulator 27 and exits from the light incident / exit port 26.

次に、光入出射口26から出射した広帯域光パルス5は、光合分波器(AWG)32の広帯域光入出射口28に入射し、複数の狭帯域光パルス22に分波されて、対応する狭帯域光入出射口30から夫々出射する。   Next, the broadband optical pulse 5 emitted from the light incident / exit port 26 is incident on the broadband light incident / exit port 28 of the optical multiplexer / demultiplexer (AWG) 32 and is demultiplexed into a plurality of narrowband optical pulses 22 to cope with them. The light is emitted from the narrow-band light incident / exit port 30.

夫々の狭帯域光パルス22は、出射した狭帯域光入出射口30に接続された光遅延器(光ファイバー)34に入射する。光遅延器34に入射した狭帯域光パルス22は、光遅延器34の終端に形成された反射鏡35により反射されて、狭帯域光入出射口30から光合分波器(AWG)32に入射する。この時、各光遅延器(光ファイバー)34の光学長が異なるので、狭帯域光パルス22は夫々異なる時間遅延された後、光合分波器(AWG)32に入射する。   Each narrow-band light pulse 22 is incident on an optical delay device (optical fiber) 34 connected to the emitted narrow-band light incident / exit port 30. The narrow-band light pulse 22 that has entered the optical delay device 34 is reflected by a reflecting mirror 35 formed at the end of the optical delay device 34, and enters the optical multiplexer / demultiplexer (AWG) 32 from the narrow-band light input / output port 30. To do. At this time, since the optical lengths of the respective optical delay devices (optical fibers) 34 are different, the narrow-band optical pulse 22 is delayed by different times and then enters the optical multiplexer / demultiplexer (AWG) 32.

光合分波器(AWG)32に入射した狭帯域光パルス22は合波され、狭帯域光パルス列20になり、広帯域光入出射口28から出射する。その後、狭帯域光パルス列は、第1の光サーキュレータ27の光入出射口26に入射し、その後第1の光サーキュレータ27の光出射口37から出射する。   The narrow-band optical pulse 22 incident on the optical multiplexer / demultiplexer (AWG) 32 is combined to form a narrow-band optical pulse train 20 and is emitted from the broadband light incident / exit port 28. Thereafter, the narrow-band optical pulse train enters the light incident / exit port 26 of the first optical circulator 27 and then exits from the light output port 37 of the first optical circulator 27.

次に、狭帯域光パルス列20は光分岐器42に入射し、測定光パルス列38と参照光パルス列40に分岐される。   Next, the narrow-band optical pulse train 20 enters the optical branching device 42 and is branched into the measuring optical pulse train 38 and the reference optical pulse train 40.

測定光パルス列38は、光照射/補足ユニット50の第2の光サーキュレータ27aの光入射口24aに入射し、その光入出射口26aから出射する。次に、測定光パルス列38は、コリメータレンズ52に入射し、平行光線56に変換される。   The measurement light pulse train 38 enters the light incident port 24a of the second optical circulator 27a of the light irradiation / supplementation unit 50, and exits from the light incident / exit port 26a. Next, the measurement light pulse train 38 enters the collimator lens 52 and is converted into a parallel light beam 56.

この平行光線56(測定光パルス列38)は、ガルバノミラー54により偏向される。その後、平行光線56はフォーカシングレンズ58により集光されて、測定対象46に照射される。   The parallel light beam 56 (measurement light pulse train 38) is deflected by the galvanometer mirror 54. Thereafter, the parallel light beam 56 is collected by the focusing lens 58 and irradiated onto the measurement object 46.

測定対象46に照射された測定光パルス列38の一部は、測定対象46の内部で後方散乱されて、後方散乱光パルス列48になる。この後方散乱光パルス列48は、フォーカシングレンズ58に入射し、その後測定光パルス列38が進行して来た光路を逆行して、第2の光サーキュレータ27aの光入出射口26aに入射した後、第2の光サーキュレータ27aの光出射口37aから出射する。   A part of the measurement light pulse train 38 irradiated to the measurement object 46 is backscattered inside the measurement object 46 to become a backscattered light pulse train 48. The backscattered light pulse train 48 is incident on the focusing lens 58, and then travels back along the optical path through which the measurement light pulse train 38 travels, and then enters the light incident / exit port 26a of the second optical circulator 27a. The light exits from the light exit 37a of the second optical circulator 27a.

一方、参照光パルス列40は、光遅延ユニット64の第3の光サーキュレータ27bの光入射口24bに入射し、その後光入出射口26bから出射する。次に、参照光パルス列40は、コリメータレンズ52bに入射し、平行光線56bに変換される。この平行光線56b(参照光パルス列40)は、フォーカシングレンズ58bにより集光されて、参照ミラー66に照射される。   On the other hand, the reference light pulse train 40 enters the light incident port 24b of the third optical circulator 27b of the optical delay unit 64, and then exits from the light incident / exit port 26b. Next, the reference light pulse train 40 enters the collimator lens 52b and is converted into a parallel light beam 56b. The parallel light beam 56b (reference light pulse train 40) is collected by the focusing lens 58b and applied to the reference mirror 66.

参照ミラー66に照射された参照光パルス列40は、参照ミラー66により反射され、進行方向を反転された後、フォーカシングレンズ58bに入射する。その後、参照光パルス列40は、進行して来た光路を逆行して、第3の光サーキュレータ27bの光入出射口26bに入射し、第3の光サーキュレータ27bの光出射口37bから出射する。ここで、参照ミラー66の位置は、測定光パルス列38の光路長と後方散乱光パルス列48の光路長の和が、参照光パルス列40の光路長に略等しくなるように調整されている。   The reference light pulse train 40 irradiated on the reference mirror 66 is reflected by the reference mirror 66, and its traveling direction is reversed, and then enters the focusing lens 58b. Thereafter, the reference light pulse train 40 travels backward through the traveling optical path, enters the light incident / exit port 26b of the third optical circulator 27b, and exits from the light exit port 37b of the third optical circulator 27b. Here, the position of the reference mirror 66 is adjusted such that the sum of the optical path length of the measurement light pulse train 38 and the optical path length of the backscattered light pulse train 48 is substantially equal to the optical path length of the reference light pulse train 40.

その後、測定光パルス列38と参照光パルス列40は、夫々、光結合器70の第1の光入射口及び第2の光入射口に入射する。その後、測定光パルス列38と参照光パルス列40は、光結合器70により結合された後、光結合器70の第1の光出射口及び第2の光出射口から出射する。ここで、光結合器70の第1の光出射口からは、第1の結合光パルス列68aが出射する。一方、光結合器70の第2の光出射口からは、第1の結合光パルス列68aと位相がπ異なる第2の結合光パルス列68bが出射する。   Thereafter, the measurement light pulse train 38 and the reference light pulse train 40 are incident on the first light entrance and the second light entrance of the optical coupler 70, respectively. Thereafter, the measurement light pulse train 38 and the reference light pulse train 40 are combined by the optical coupler 70 and then emitted from the first light exit port and the second light exit port of the optical coupler 70. Here, the first coupled light pulse train 68 a is emitted from the first light exit of the optical coupler 70. On the other hand, a second combined light pulse train 68b having a phase different from that of the first combined light pulse train 68a by the second light output port of the optical coupler 70 is emitted.

次に、第1の結合光パルス列68a及び第2の結合光パルス列68bは、夫々、光パルス強度測定ユニット72の第1の光検出器74a及び第2の光検出器74bに入射する。光検出器74a,74bは、夫々、結合光パルス列68a,68bの各光パルスの光強度に対応する光強度信号94を生成し、AD変換80に送信する。その後の信号処理は、上述した通りである。   Next, the first combined optical pulse train 68a and the second combined optical pulse train 68b are incident on the first photodetector 74a and the second photodetector 74b of the optical pulse intensity measurement unit 72, respectively. The photodetectors 74 a and 74 b generate the light intensity signal 94 corresponding to the light intensity of each light pulse in the combined light pulse trains 68 a and 68 b, and transmit the light intensity signal 94 to the AD converter 80. Subsequent signal processing is as described above.

(3)断層像の撮影方法
次に、本実施の形態の断層像の撮影方法を説明する。最初に、本実施の形態の断層撮影方法で繰り返される干渉データ取得工程を説明する。
(3) Tomographic imaging method Next, a tomographic imaging method of the present embodiment will be described. Initially, the interference data acquisition process repeated by the tomography method of this Embodiment is demonstrated.

まず、所定の波長帯域を有する広帯域光パルス5を生成する(図1参照)。   First, a broadband optical pulse 5 having a predetermined wavelength band is generated (see FIG. 1).

次に、この広帯域光パルス5を分波して、波長帯域が上記所定の波長帯域より狭い複数の狭帯域光パルスを発生し、夫々の上記狭帯域光パルスを異なる時間遅延させた後合波して、中心波長の異なる複数の光パルスからなる狭帯域光パルス列20を生成する。   Next, the broadband optical pulse 5 is demultiplexed to generate a plurality of narrow-band optical pulses whose wavelength band is narrower than the predetermined wavelength band, and the respective narrow-band optical pulses are delayed for different times and then combined. Thus, a narrow-band optical pulse train 20 composed of a plurality of optical pulses having different center wavelengths is generated.

次に、狭帯域光パルス列22を、測定光パルス列38と参照光パルス列40に分岐する。その後、測定光パルス列38を測定対象46に照射し、且つ測定光パルス列38が測定対象46により後方散乱されて発生した後方散乱光パルス列48を補足する。   Next, the narrow-band optical pulse train 22 is branched into a measurement optical pulse train 38 and a reference optical pulse train 40. Thereafter, the measurement light pulse train 38 is irradiated onto the measurement object 46, and the backscattered light pulse train 48 generated by the backscattering of the measurement light pulse train 38 by the measurement object 46 is supplemented.

次に、上記参照光パルス列40と上記後方散乱光パルス列48を結合して、結合光パルス列68a,68bを形成する。   Next, the reference light pulse train 40 and the backscattered light pulse train 48 are combined to form combined light pulse trains 68a and 68b.

次に、結合光パルス列68a,68bの各光パルスの光強度を測定する。ここで、光パルスの強度測定は、上記「(2)動 作」で説明したように、2つの光検出器により行うことができる。以上により、干渉データ取得工程が終了する。   Next, the light intensity of each light pulse in the combined light pulse trains 68a and 68b is measured. Here, the intensity measurement of the optical pulse can be performed by two photodetectors as described in the above “(2) Operation”. Thus, the interference data acquisition process is completed.

本実施の形態では、測定光パルス列の照射位置44を測定対上の直線に沿って僅かに移動させた後に、上記干渉データ取得工程を実施する工程を、繰り返し実施する。   In the present embodiment, after slightly moving the irradiation position 44 of the measurement light pulse train along the straight line on the measurement pair, the step of performing the interference data acquisition step is repeatedly performed.

その後、結合光パルス列68a,68bの各光パルスの波数により、結合光パルス列68a,68bの光強度に対応する測定データ(デジタル化した光パルス強度信号94)をフーリエ変換し、フーリエ変換した上記測定データ及び照射位置44に基づいて、測定対象46の断層像を導出する。その後、導出した断層像を、コンピュータ62の出力装置(例えば、表示装置)に出力する。   Thereafter, the measurement data (digitized optical pulse intensity signal 94) corresponding to the light intensity of the combined optical pulse trains 68a and 68b is subjected to Fourier transform according to the wave number of each optical pulse of the combined optical pulse trains 68a and 68b, and the Fourier transform is performed. Based on the data and the irradiation position 44, a tomographic image of the measurement object 46 is derived. Thereafter, the derived tomographic image is output to an output device (for example, a display device) of the computer 62.

以上の説明から明らかように、本断層層の撮影方法に用いる光検出器は僅か1つ又は2つである。従って、本断層層の撮影方法よれば、僅かな数の光検出器により、断層像の高速撮影が可能になる。   As is clear from the above description, only one or two photodetectors are used in the tomographic layer imaging method. Therefore, according to the tomographic layer imaging method, a tomographic image can be captured at high speed with a small number of photodetectors.

(4)OCT用光源および光パルス列の生成方法
図7は、本実施の形態のOCT用光源100の構成を説明する図である。以上の例では、図1に示すように、広帯域光パルス生成ユニット4と光パルス分波遅延合波ユニット18が、光分岐器42等の他の部分(以下、OCT本体部分と呼ぶ)と一体化している。しかし、図7に示しように、広帯域光パルス生成ユニット4と光パルス分波遅延合波ユニット18をOCT本体部分から分離して、これらのユニットからなるOCT用光源100を形成してもよい。
(4) OCT Light Source and Optical Pulse Train Generation Method FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of the OCT light source 100 of the present embodiment. In the above example, as shown in FIG. 1, the broadband optical pulse generation unit 4 and the optical pulse demultiplexing / demultiplexing unit 18 are integrated with other parts (hereinafter referred to as the OCT main body part) such as the optical branching unit 42. It has become. However, as shown in FIG. 7, the broadband optical pulse generation unit 4 and the optical pulse demultiplexing / demultiplexing unit 18 may be separated from the OCT main body portion to form the OCT light source 100 including these units.

本OCT用光源100は、図7に示すように、上述した広帯域光パルス生成ユニット4と光パルス分波遅延合波ユニット18を有している。更に、本OCT用光源100は、第1の光サーキュレータ27の光出射口37から出射する狭帯域光パルス列20が、入射する光コネクタ102を有している。また、本OCT用光源100は、電圧パルス発生機8に供給する第1のトリガ90が入力する第1の電気コネクタ104と、第1のトリガ90に応答して電圧パルス発生機8が生成する第2のトリガ92を出力する第2の電気コネクタ106を有している。   As shown in FIG. 7, the OCT light source 100 includes the broadband optical pulse generation unit 4 and the optical pulse demultiplexing delay multiplexing unit 18 described above. Further, the OCT light source 100 has an optical connector 102 into which the narrow-band optical pulse train 20 emitted from the light emission port 37 of the first optical circulator 27 enters. Further, the OCT light source 100 is generated by the voltage pulse generator 8 in response to the first electrical connector 104 to which the first trigger 90 supplied to the voltage pulse generator 8 is input and the first trigger 90. It has a second electrical connector 106 that outputs a second trigger 92.

以上の構成により、本実施の形態のOCT用光源100は、第1の電気コネクタ104に入力した第1のトリガ90に応答して、断層像撮影用の光パルス列(狭帯域光パルス列20)を生成する。この断層像撮影用の光パルス列は、光コネクタ102に光学的に接続される光ファイバを通して、OCT本体部の光分岐器42に供給される。また、第1のトリガ90は、第1の電気コネクタ104に電気的に接続される電気ケーブを通して、OCT本体部の断層像導出ユニット60から供給される。また、第2のトリガ92は、第2の電気コネクタ106に電気的に接続される電気ケーブを通して、OCT本体部の断層像導出ユニット60に供給される。   With the above configuration, the OCT light source 100 of the present embodiment responds to the first trigger 90 input to the first electrical connector 104 to generate a tomographic image pulse train (narrowband optical pulse train 20). Generate. This optical pulse train for tomographic imaging is supplied to the optical branching device 42 of the OCT main body through an optical fiber optically connected to the optical connector 102. The first trigger 90 is supplied from the tomographic image deriving unit 60 of the OCT main body through an electric cable electrically connected to the first electric connector 104. Further, the second trigger 92 is supplied to the tomographic image deriving unit 60 of the OCT main body through an electric cable electrically connected to the second electric connector 106.

ここで、本OCT用光源100の動作は、上記OCT装置2における広帯域光パルス生成ユニット4の動作及び光パルス分波遅延合波ユニット18の動作からなる。また、本OCT用光源100において実施される断層像撮影用光パルス列の生成方法は、「(3)断層像の撮影方法」で説明した、広帯域光パルス5を生成するステップと狭帯域光パルス列20を生成するステップからなる。従って、これらの詳しい説明は省略する。   Here, the operation of the OCT light source 100 includes the operation of the broadband optical pulse generation unit 4 and the operation of the optical pulse demultiplexing / demultiplexing unit 18 in the OCT apparatus 2. Further, the generation method of the optical pulse train for tomographic imaging performed in the OCT light source 100 is the step of generating the broadband optical pulse 5 and the narrow-band optical pulse train 20 described in “(3) Tomographic imaging method”. Comprises the steps of generating Therefore, detailed description thereof will be omitted.

本OCT光源によれば、OCT本体部に接続するOCT用光源100の仕様を替えることにより、OCT装置の性能を変えることができる。例えば、SLD6の波長帯域やAWG32のチャネル数が異なるOCT用光源100を用いることにより、断層像の分解能や測定範囲を変えることができる。   According to the present OCT light source, the performance of the OCT apparatus can be changed by changing the specifications of the OCT light source 100 connected to the OCT main body. For example, the resolution of the tomographic image and the measurement range can be changed by using the OCT light source 100 in which the wavelength band of the SLD 6 and the number of channels of the AWG 32 are different.

以上の実施の形態では、光パルス分波遅延合波ユニット18は、光サーキュレータ27と、AWG32と、光ファイバー遅延器34により形成されている。しかし、他の光学部材、例えば、光サーキュレータと、回折格子と、反射鏡により、光パルス分波遅延合波ユニットを形成してもよい。   In the above embodiment, the optical pulse demultiplexing delay multiplexing unit 18 is formed by the optical circulator 27, the AWG 32, and the optical fiber delay unit 34. However, the optical pulse demultiplexing delay multiplexing unit may be formed by other optical members, for example, an optical circulator, a diffraction grating, and a reflecting mirror.

また、以上の例では、光分岐器として、方向性結合器が用いられている。しかし、他の光学部材、例えば、Y分岐導波路や多モード干渉導波路(Multi Mode Interference)を、光分岐器として用いてもよい。   In the above example, a directional coupler is used as the optical branching device. However, other optical members such as a Y-branch waveguide or a multimode interference waveguide may be used as the optical branching device.

また、以上の例では、ガルバノミラーにより、測定光パルス列を走査している。しかし、測定光パルス列の走査は、他の光偏向ユニット、例えばポリゴンスキャナーにより実行してもよい。また、ポリゴンスキャナーとガルバノミラーを組み合わせて使用することにより、測定光パルス列の高速2次元走査が可能になる。これにより、3次元断層像の高速撮影が可能になる。   In the above example, the measurement light pulse train is scanned by the galvanometer mirror. However, the scanning of the measurement light pulse train may be executed by another light deflection unit such as a polygon scanner. Further, by using a combination of a polygon scanner and a galvanometer mirror, high-speed two-dimensional scanning of the measurement light pulse train is possible. Thereby, high-speed imaging of a three-dimensional tomographic image becomes possible.

また、以上の例では、広帯域光パルスを繰り返し生成し、測定光パルス列の照射位置44を移動させることにより、2次元断層像導出のためのデータを取得している。しかし、広帯域光パルスを1回だけ生成し、測定光パルス列を測定対象上の一点に照射して得たデータにより、1次元断層像を撮影してもよい。この場合には、広帯域光パルスの生成は繰り返されない。また、広帯域光パルスの生成に合わせて行われる、測定光パルス列の照射位置44の移動は行われない。   In the above example, data for deriving a two-dimensional tomographic image is acquired by repeatedly generating a broadband light pulse and moving the irradiation position 44 of the measurement light pulse train. However, a one-dimensional tomographic image may be taken from data obtained by generating a broadband light pulse only once and irradiating a point on the measurement target with a measurement light pulse train. In this case, the generation of the broadband optical pulse is not repeated. Further, the irradiation position 44 of the measurement light pulse train is not moved in accordance with the generation of the broadband light pulse.

また、以上の例では、広帯域光パルス生成ユニット4を、SLD6と電圧パルス発生機8により形成している。しかし、他の構成、モードロックレーザと電圧パルス発生機8により、広帯域光パルス生成ユニット4を形成してもよい。   In the above example, the broadband optical pulse generation unit 4 is formed by the SLD 6 and the voltage pulse generator 8. However, the broadband optical pulse generation unit 4 may be formed by another configuration, a mode-locked laser and the voltage pulse generator 8.

2・・・OCT装置
4・・・広帯域光パルス生成ユニット
5・・・広帯域光パルス
18・・・遅延合波ユニット
22・・・狭帯域光パルス
32・・・光合分波器
34・・・光遅延器
38・・・測定光パルス列
40・・・参照光パルス列
42・・・光分岐器
48・・・後方散乱光パルス列
50・・・光照射/補足ユニット
60・・・断層像導出ユニット
64・・・光遅延ユニット
68a,68b・・・結合光パルス列
70・・・光結合器
72・・・光パルス強度測定ユニット
78・・・高速アナログデジタル変換ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... OCT apparatus 4 ... Broadband optical pulse generation unit 5 ... Broadband optical pulse 18 ... Delay multiplexing unit 22 ... Narrow band optical pulse 32 ... Optical multiplexer / demultiplexer 34 ... Optical delay unit 38 ... Measurement optical pulse train 40 ... Reference optical pulse train 42 ... Optical splitter 48 ... Back scattered light pulse train 50 ... Light irradiation / supplementing unit 60 ... Tomographic image deriving unit 64 ... Optical delay units 68a, 68b ... Combined optical pulse train 70 ... Optical coupler 72 ... Optical pulse intensity measuring unit 78 ... High-speed analog-digital conversion unit

Claims (5)

所定の波長帯域を有する広帯域光パルスを生成する広帯域光パルス生成ユニットと、
前記広帯域光パルスを分波して、波長帯域が前記所定の波長帯域より狭い複数の狭帯域光パルスを発生し、夫々の前記狭帯域光パルスを異なる時間遅延させた後合波して、中心波長の異なる複数の光パルスからなる光パルス列を生成する光パルス分波遅延合波ユニットと、
前記光パルス列を、測定光パルス列と参照光パルス列に分岐する光分岐器と、
前記測定光パルス列を測定対象に照射し、且つ前記測定光パルス列が前記測定対象により後方散乱されて発生した後方散乱光パルス列を補足する光パルス照射/補足ユニットと、
前記参照光パルス列と前記後方散乱光パルス列を結合して、結合光パルス列を形成する光結合器と、
前記結合光パルス列の各光パルスの光強度を測定する光パルス強度測定ユニットと、
前記結合光パルス列の各光パルスの波数により、前記光強度に対応する測定データをフーリエ変換し、フーリエ変換した前記測定データに基づいて、前記測定対象の断層像を導出する断層像導出ユニットを有し、
前記光パルス分波遅延合波ユニットは、
光入射口に入射した前記広帯域光パルスを、光入出射口から出射する光サーキュレータと、
前記光入出射口から出射し広帯域光入出射口に入射した前記広帯域光パルスを分波して、複数の前記狭帯域光パルスを生成し、生成した前記狭帯域光パルスの夫々を対応する狭帯域光入出射口から出射する光合分波器と、
前記狭帯域光入出射口から出射した夫々の前記狭帯域光パルスを、夫々異なる時間遅延させた後、夫々の前記狭帯域光パルスが出射した前記狭帯域光入出射口に夫々入射させる複数の光遅延器とを有し、
前記光合分波器が、前記狭帯域光入出射口から入射した前記狭帯域光パルスを合波して前記光パルス列を生成し、生成した前記光パルス列を前記広帯域光入出射口から出射させ、
前記広帯域光入出射口から出射した前記光パルス列が、前記光入出射口に入射し、前記光サーキュレータの出射口から出射する、
オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置。
A broadband optical pulse generating unit for generating a broadband optical pulse having a predetermined wavelength band; and
The broadband optical pulse is demultiplexed to generate a plurality of narrowband optical pulses whose wavelength band is narrower than the predetermined wavelength band, and each of the narrowband optical pulses is delayed for a different time, and then multiplexed. An optical pulse demultiplexing delay multiplexing unit for generating an optical pulse train composed of a plurality of optical pulses having different wavelengths;
An optical splitter that branches the optical pulse train into a measurement optical pulse train and a reference optical pulse train;
A light pulse irradiation / supplementation unit that irradiates the measurement light pulse train to the measurement object and supplements the backscattered light pulse train generated by the measurement light pulse train being backscattered by the measurement object;
An optical coupler that combines the reference light pulse train and the backscattered light pulse train to form a combined light pulse train;
An optical pulse intensity measurement unit for measuring the optical intensity of each optical pulse of the combined optical pulse train;
The wave number of the light pulse of the combined optical pulse train, the measurement data corresponding to the light intensity Fourier transform, on the basis of the measurement data obtained by performing Fourier transform, have a tomogram derivation unit for deriving a tomographic image of the measurement target And
The optical pulse demultiplexing delay multiplexing unit is:
An optical circulator for emitting the broadband optical pulse incident on the light incident port from the light incident / exit port;
The broadband optical pulse emitted from the light incident / exit port and incident on the broadband light incident / exit port is demultiplexed to generate a plurality of the narrowband optical pulses, and each of the generated narrowband optical pulses is associated with the corresponding narrowband optical pulse. An optical multiplexer / demultiplexer that emits light from the band light incident / exit port;
Each of the narrow-band light pulses emitted from the narrow-band light incident / exit port is delayed by different times, and then is incident on the narrow-band light incident / exit port from which each of the narrow-band light pulses is emitted. An optical delay device,
The optical multiplexer / demultiplexer generates the optical pulse train by combining the narrow-band optical pulses incident from the narrow-band optical input / exit port, and causes the generated optical pulse train to be output from the broadband optical input / output port,
The optical pulse train emitted from the broadband light entrance / exit is incident on the light entrance / exit, and exits from the exit of the optical circulator.
Optical coherence tomography device.
請求項1に記載のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置において、
前記光合分波器が、アレイ光導波グレーティングであり、
前記光遅延器が、前記アレイ導波路グレーティングの狭帯域光入出射口に一端が接続され、他端に反射鏡が形成された光ファイバーであることを、
特徴とするオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置。
The optical coherence tomography device according to claim 1 ,
The optical multiplexer / demultiplexer is an array optical waveguide grating;
The optical delay device is an optical fiber having one end connected to the narrow-band light input / output port of the arrayed waveguide grating and a reflecting mirror formed at the other end.
Features optical coherence tomography equipment.
中心波長の異なる複数の光パルスからなる光パルス列を分岐して測定光パルス列を形成した後、前記測定光パルス列を測定対象に照射して、前記測定対象の断層像を導出するオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置に用いられる光源であって、
所定の波長帯域を有する広帯域光パルスを生成する広帯域光パルス生成ユニットと、
前記広帯域光パルスを分波して、波長帯域が前記所定の波長帯域より狭い複数の狭帯域光パルスを発生し、夫々の前記狭帯域光パルスを異なる時間遅延させた後合波して、前記光パルス列を生成する光パルス分波遅延合波ユニットとを有し、
前記光パルス分波遅延合波ユニットは、
光入射口に入射した前記広帯域光パルスを、光入出射口から出射する光サーキュレータと、
前記光入出射口から出射し広帯域光入出射口に入射した前記広帯域光パルスを分波して、複数の前記狭帯域光パルスを生成し、生成した前記狭帯域光パルスの夫々を対応する狭帯域光入出射口から出射する光合分波器と、
前記狭帯域光入出射口から出射した夫々の前記狭帯域光パルスを、夫々異なる時間遅延させた後、夫々の前記狭帯域光パルスが出射した前記狭帯域光入出射口に夫々入射させる複数の光遅延器とを有し、
前記光合分波器が、前記狭帯域光入出射口から入射した前記狭帯域光パルスを合波して前記光パルス列を生成し、生成した前記光パルス列を前記広帯域光入出射口から出射させ、
前記広帯域光入出射口から出射した前記光パルス列が、前記光入出射口に入射し、前記光サーキュレータの出射口から出射する、
オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置用光源。
Optical coherence tomography for deriving a tomographic image of the measurement object by irradiating the measurement object with the measurement light pulse train after branching an optical pulse train composed of a plurality of optical pulses having different center wavelengths A light source used in the apparatus,
A broadband optical pulse generating unit for generating a broadband optical pulse having a predetermined wavelength band; and
The broadband optical pulse is demultiplexed to generate a plurality of narrowband optical pulses having a wavelength band narrower than the predetermined wavelength band, and after the respective narrowband optical pulses are delayed for different times, An optical pulse demultiplexing / demultiplexing unit for generating an optical pulse train ,
The optical pulse demultiplexing delay multiplexing unit is:
An optical circulator for emitting the broadband optical pulse incident on the light incident port from the light incident / exit port;
The broadband optical pulse emitted from the light incident / exit port and incident on the broadband light incident / exit port is demultiplexed to generate a plurality of the narrowband optical pulses, and each of the generated narrowband optical pulses is associated with the corresponding narrowband optical pulse. An optical multiplexer / demultiplexer that emits light from the band light incident / exit port;
Each of the narrow-band light pulses emitted from the narrow-band light incident / exit port is delayed by different times, and then is incident on the narrow-band light incident / exit port from which each of the narrow-band light pulses is emitted. An optical delay device,
The optical multiplexer / demultiplexer generates the optical pulse train by combining the narrow-band optical pulses incident from the narrow-band optical input / exit port, and causes the generated optical pulse train to be output from the broadband optical input / output port,
The optical pulse train emitted from the broadband light entrance / exit is incident on the light entrance / exit, and exits from the exit of the optical circulator.
Light source for optical coherence tomography equipment.
所定の波長帯域を有する広帯域光パルスを生成する広帯域光パルス生成ユニットと、A broadband optical pulse generating unit for generating a broadband optical pulse having a predetermined wavelength band; and
前記広帯域光パルスを分波して、波長帯域が前記所定の波長帯域より狭い複数の狭帯域光パルスを発生し、夫々の前記狭帯域光パルスを異なる時間遅延させた後合波して、中心波長の異なる複数の光パルスからなる光パルス列を生成する光パルス分波遅延合波ユニットと、The broadband optical pulse is demultiplexed to generate a plurality of narrowband optical pulses whose wavelength band is narrower than the predetermined wavelength band, and each of the narrowband optical pulses is delayed for a different time, and then multiplexed. An optical pulse demultiplexing delay multiplexing unit for generating an optical pulse train composed of a plurality of optical pulses having different wavelengths;
前記光パルス列を、測定光パルス列と参照光パルス列に分岐する光分岐器と、An optical splitter that branches the optical pulse train into a measurement optical pulse train and a reference optical pulse train;
前記測定光パルス列を測定対象に照射し、且つ前記測定光パルス列が前記測定対象により後方散乱されて発生した後方散乱光パルス列を補足する光パルス照射/補足ユニットと、A light pulse irradiation / supplementation unit that irradiates the measurement light pulse train to the measurement object and supplements the backscattered light pulse train generated by the measurement light pulse train being backscattered by the measurement object;
前記参照光パルス列と前記後方散乱光パルス列を結合して、結合光パルス列を形成する光結合器と、An optical coupler that combines the reference light pulse train and the backscattered light pulse train to form a combined light pulse train;
前記結合光パルス列の各光パルスの光強度を測定する光パルス強度測定ユニットと、An optical pulse intensity measurement unit for measuring the optical intensity of each optical pulse of the combined optical pulse train;
前記結合光パルス列の各光パルスの波数により、前記光強度に対応する測定データをフーリエ変換し、フーリエ変換した前記測定データに基づいて、前記測定対象の断層像を導出する断層像導出ユニットを有し、A measurement image corresponding to the light intensity is Fourier-transformed according to the wave number of each optical pulse in the combined optical pulse train, and a tomographic image deriving unit for deriving the tomographic image of the measurement object based on the Fourier-transformed measurement data. And
前記光パルス分波遅延合波ユニットが、The optical pulse demultiplexing delay multiplexing unit,
光入射口に入射した前記広帯域光パルスを、光入出射口から出射する光サーキュレータと、An optical circulator for emitting the broadband optical pulse incident on the light incident port from the light incident / exit port;
前記光入出射口から出射し広帯域光入出射口に入射した前記広帯域光パルスを分波して、複数の前記狭帯域光パルスを生成し、生成した前記狭帯域光パルスの夫々を対応する狭帯域光入出射口から出射するアレイ光導波グレーティングからなる光合分波器と、The broadband optical pulse emitted from the light incident / exit port and incident on the broadband light incident / exit port is demultiplexed to generate a plurality of the narrowband optical pulses, and each of the generated narrowband optical pulses is associated with the corresponding narrowband optical pulse. An optical multiplexer / demultiplexer composed of an arrayed optical waveguide grating that emits light from a band light incident / exit port;
前記狭帯域光入出射口に一端が接続され、他端に反射鏡が形成された光ファイバーからなり、前記狭帯域光入出射口から出射した夫々の前記狭帯域光パルスを、夫々異なる時間遅延させた後、前記狭帯域光入出射口に入射させる複数の光遅延器とを有し、It consists of an optical fiber having one end connected to the narrowband light incident / exit port and a reflecting mirror formed at the other end, and each of the narrowband light pulses emitted from the narrowband light incident / exit port is delayed for different times. And a plurality of optical delay devices that enter the narrow-band light incident / exit port,
前記光合分波器は、前記狭帯域光入出射口から入射した前記狭帯域光パルスを合波して前記光パルス列を生成し、生成した前記光パルス列を前記広帯域光入出射口から出射させ、The optical multiplexer / demultiplexer generates the optical pulse train by combining the narrow-band light pulses incident from the narrow-band light input / exit port, and causes the generated optical pulse train to be output from the broadband light input / output port,
前記広帯域光入出射口から出射した前記光パルス列が、前記光入出射口に入射し、前記光サーキュレータの出射口から出射する、The optical pulse train emitted from the broadband light entrance / exit is incident on the light entrance / exit, and exits from the exit of the optical circulator.
オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置。Optical coherence tomography device.
中心波長の異なる複数の光パルスからなる光パルス列を分岐して測定光パルス列を形成した後、前記測定光パルス列を測定対象に照射して、前記測定対象の断層像を導出するオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置に用いられる光源であって、Optical coherence tomography for deriving a tomographic image of the measurement object by irradiating the measurement object with the measurement light pulse train after branching an optical pulse train composed of a plurality of optical pulses having different center wavelengths A light source used in the apparatus,
所定の波長帯域を有する広帯域光パルスを生成する広帯域光パルス生成ユニットと、A broadband optical pulse generating unit for generating a broadband optical pulse having a predetermined wavelength band; and
前記広帯域光パルスを分波して、波長帯域が前記所定の波長帯域より狭い複数の狭帯域光パルスを発生し、夫々の前記狭帯域光パルスを異なる時間遅延させた後合波して、前記光パルス列を生成する光パルス分波遅延合波ユニットとを有し、The broadband optical pulse is demultiplexed to generate a plurality of narrowband optical pulses having a wavelength band narrower than the predetermined wavelength band, and after the respective narrowband optical pulses are delayed for different times, An optical pulse demultiplexing / demultiplexing unit for generating an optical pulse train,
前記光パルス分波遅延合波ユニットが、The optical pulse demultiplexing delay multiplexing unit,
光入射口に入射した前記広帯域光パルスを、光入出射口から出射する光サーキュレータと、An optical circulator for emitting the broadband optical pulse incident on the light incident port from the light incident / exit port;
前記光入出射口から出射し広帯域光入出射口に入射した前記広帯域光パルスを分波して、複数の前記狭帯域光パルスを生成し、生成した前記狭帯域光パルスの夫々を対応する狭帯域光入出射口から出射するアレイ光導波グレーティングからなる光合分波器と、The broadband optical pulse emitted from the light incident / exit port and incident on the broadband light incident / exit port is demultiplexed to generate a plurality of the narrowband optical pulses, and each of the generated narrowband optical pulses is associated with the corresponding narrowband optical pulse. An optical multiplexer / demultiplexer composed of an arrayed optical waveguide grating that emits light from a band light incident / exit port;
前記狭帯域光入出射口に一端が接続され、他端に反射鏡が形成された光ファイバーからなり、前記狭帯域光入出射口から出射した夫々の前記狭帯域光パルスを、夫々異なる時間遅延させた後、前記狭帯域光入出射口に入射させる複数の光遅延器とを有し、It consists of an optical fiber having one end connected to the narrowband light incident / exit port and a reflecting mirror formed at the other end, and each of the narrowband light pulses emitted from the narrowband light incident / exit port is delayed for different times. And a plurality of optical delay devices that enter the narrow-band light incident / exit port,
前記光合分波器は、前記狭帯域光入出射口から入射した前記狭帯域光パルスを合波して前記光パルス列を生成し、生成した前記光パルス列を前記広帯域光入出射口から出射させ、The optical multiplexer / demultiplexer generates the optical pulse train by combining the narrow-band light pulses incident from the narrow-band light input / exit port, and causes the generated optical pulse train to be output from the broadband light input / output port,
前記広帯域光入出射口から出射した前記光パルス列が、前記光入出射口に入射し、前記光サーキュレータの出射口から出射する、The optical pulse train emitted from the broadband light entrance / exit is incident on the light entrance / exit, and exits from the exit of the optical circulator.
オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置用光源。Light source for optical coherence tomography equipment.
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