JP2007163241A - オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置及びこれに用いる可変波長光発生装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】波数走査範囲の異なる複数の可変波長光源1,2と、これらを同時に波長走査する制御回路26と、光源の夫々の出力光を測定光と参照光に分割するカプラ5,7と、測定光を合波して一つの測定光とするカプラ13と、測定光を測定対象に照射すると共に、反射又は後方散乱された信号光を捕捉する測定光照射系/信号光受光系23と、信号光を分割するカプラ13と、信号光と参照光とを個々に合波するカプラ6,8と、合波された個々の出力光の強度を光源の波数毎に測定する差動増幅器11,12と、測定された出力光の強度の集合から測定光が反射又は後方散乱された位置と反射又は後方散乱強度とを測定対象の奥行き方向に対して特定する演算制御装置22とを有する構成とする。
【選択図】図1
Description
オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー法(Optical Coherence Tomography:OCT法)は、網膜等の断層像の撮影に有効な光学的な断層撮影法である(非特許文献1)。OCT法は、生体への無侵襲性と高い空間分解能(〜10μm程度)が注目され、目以外の他の臓器への応用も試みられている(非特許文献1)。実用化されているOCTでは、操作の容易性・信頼性・小型軽量性を考慮して、光源としては半導体発光素子、具体的には近赤外域スーパー・ルミネセントダイオード(SLD)が用いられている。しかし、OCTの空間分解能は、光源のスペクトル幅に反比例するため、SLDのスペクトル幅で制限され10μm程度でしかなかった。また、従来のOCTには、機械的駆動部分が存在するため高速測定には不向きであるという欠点もあった。
本発明者等は、これらの欠点を解消するため、駆動部分が存在せず高速測定が容易な新しいOCTを開発し(特許文献1)、更に分解能を向上させるための新たな発明も行った(特許文献2)。
本発明者等が発明した新しいOCTは、可変波長光源を用いその出力光の波長を階段状に変化させて得られた干渉信号から断層像を構築するものである。本発明者等は、この技術をOFDR−OCT法(Optical-frequency-domain-reflectometory −OCT)と呼んでいる。従来のOCTでは参照光路に配置した参照ミラーを機械的に走査することによって断層像を構築していたが、OFDR−OCT法ではこの様な機械的走査が不要なので極めて高速の測定が可能になる。
(a)装置構成
図12は、本発明者等が開発したOFDR−OCT法を利用した前眼部の断層像撮影装置である。
まず、超周期構造回折格子分布反射半導体レーザ光発生装置(非特許文献1)のような、波長を変化させながら光を出射できる可変波長光発生手段である可変波長光発生装置111の光出射口を、光を二分割(例えば90:10)する方向性結合器等からなる第一のカプラ112の光受入口に光学的に接続する。
方向性結合器等からなる前記第一のカプラ112の一方側(分割割合90%側)の光送出口は、光を二分割(例えば70:30)する方向性結合器等からなる主分割手段である第二のカプラ113の光受入口に光学的に接続している。
この測定光照射/信号光捕捉手段140は、細隙灯顕微鏡150からスリット光(細隙光)照射系を外して空いた空間に取り付ける。細隙灯顕微鏡150の位置合わせ機能を利用することによって、被検者の眼の所望の位置近くに測定光を誘導することができる。
図12に示すように、前記第三のカプラ116の一方側及び他方側の光送出口は、光検出機能を有する第一の差動アンプ117の光受入口に光学的に接続している。第一の差動アンプ117のLog出力部は、入力された信号強度の変動を補正演算する第二の差動アンプ118の入力部に電気的に接続している。
前記第二の差動アンプ118の出力部は、コヒーレンス干渉波形、すなわち、反射又は後方散乱強度分布を合成する演算制御装置121の入力部に図示しないアナログ/デジタル変換機を介して電気的に接続している。演算制御装置121の出力部は、演算結果を表示するモニタやプリンタ等の表示装置122の入力部に電気的に接続している。この演算制御装置121は、入力された情報に基づいて前記可変波長光発生装置111及びガルバノミラー143を制御することができるようになっている。
測定対象たとえば前眼部によって測定光(第二のカプラ13で70%に分割されたレーザ光)が反射又は後方散乱されて生じた信号光は、第三のカプラ116によって参照光(第二のカプラ113で30%に分割された可変波長光)と合波され干渉する。
合波された光は直流成分と干渉成分の和であるが、第一の差動アンプ117はこの干渉成分のみを抽出する。下記式(1)は、測定対象が図14の様に反射面201を一つだけ有するとした場合に、差動増幅器117によって検知される干渉成分Id(ki)の大きさ(差動アンプ117の二入力I+(ki)JI‐(ki)の差)を表したものである。
まず、Id(ki)についてフーリエ余弦変換及びフーリエ正弦変換を行う。即ち、
通常は、x≦0には測定対象が存在しないように光路長を調整し、x≧0に対してのみYt 2(2x)をプロットする。従って、Yt 2(2x)をxに対してプロットしても折り返し像は現れず、上記プロットにより反射(又は後方散乱)強度の深さ方向の分布を得ることができる。
OCTの空間分解能は、光源のスペクトル幅に反比例する。これはOFDR−OCTでも同じである(OFDR−OCTの分解能を決定するのは、個々の可変波長光のスペクトル幅ではなく、個々の可変波長光のスペクトルが集合して形成されるスペクトルの幅である。即ち、可変波長領域の幅である。)。SLDを光源とする従来のOCTでスペクトル幅を広げようとすると、中心波長の異なる複数のSLDの出力を合波することになる。しかし、例えば中心波長が異なる2つのSLDの出力を合波するとそのスペクトル形状は双峰性になってしまい、OCTに適したSLD本来のガウシアン形状とは大きく異なってしまう。このため分解能はスペクトル幅に反比例しては減少せず、また得られる断層像にはゴーストが発生してしまうという問題点がある(特許文献2)。
即ち複数の可変波長光源を一つずつ順番に波長走査してその出力を合波すれば、OFDR−OCTの空間分解能を容易に向上させることができる。
波数走査範囲の異なる複数の可変波長光発生手段と、
前記複数の可変波長光発生手段を同時に波長走査する制御手段と、
前記複数の可変波長光発生手段の出力を夫々測定光と参照光に分割し、夫々の前記測定光を合波して測定対象に照射し、合波された前記測定光の束が測定対象によって反射又は後方散乱された信号光を分割して夫々の前記参照光と干渉させて干渉信号を発生する手段と、
前記複数の可変波長光発生手段の波数を同時に走査させながら測定した前記干渉信号の集合に基づいて、前記測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された位置と反射又は後方散乱強度とを前記測定対象の奥行き方向に対して特定する手段と、
を有することを特徴とする。
波数走査範囲の異なる複数の可変波長光発生手段と、
前記複数の可変波長光発生手段を同時に波長走査する制御手段と、
前記可変波長光発生手段の夫々の出力光を測定光と参照光に分割する夫々の手段と、
夫々の前記測定光を合波して一つの測定光とする手段と、
前記一つの測定光を測定対象に照射すると共に、前記一つの測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された信号光を捕捉する手段と、
前記信号光を分割する手段と、
前記分割された信号光と夫々の前記参照光とを個々に合波する夫々の手段と、
前記個々に合波する夫々の手段によって合波された個々の出力光の強度を前記複数の可変波長光発生手段の波数毎に測定する夫々の手段と、
前記測定する夫々の手段によって前記波数毎に測定された前記個々の出力光の強度の集合から前記測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された位置と反射又は後方散乱強度とを前記測定対象の奥行き方向に対して特定する手段とを有することを特徴とする。
前記一つの測定光とする手段と、前記信号光を分割する手段とが同一の手段であることを特徴とする。
前記特定する手段が、前記個々の出力光の強度の集合を前記波数に対してフーリエ変換するものであることを特徴とする。
一つの反射面からなる測定対象を標準試料として予め求めておいた、前記個々の出力光の振幅の比に基づいて、
前記個々の出力光の強度を補正する手段を有することを特徴とする。
一つの反射面からなる測定対象を標準試料として予め求めておいた、前記分割する夫々の手段から前記個々に合波する夫々の手段に至る夫々の前記測定光及び夫々の前記信号光が走行する光路長の和と、前記分割する夫々の手段から前記個々に合波する夫々の前記参照項の光路長との、夫々の差を求め、
前記夫々の差のうちから選択した一つに対するその他の前記夫々の差との相違に基づいて、夫々の前記相違が断層像構築に与える影響を補正する手段を有することを特徴とする。
前記個々の出力光の強度の集合を前記波数走査範囲毎に前記波数に対してフーリエ変換して得られる、前記一つの測定光が反射又は後方散乱された位置と反射又は後方散乱強度とを前記測定対象の深さ方向に特定した夫々の関数から、相互相関関数を合成し、
前記相互相関関数から、前記分割する夫々の手段から前記個々に合波する夫々の手段に至る夫々の前記測定光及び夫々の前記信号光が走行する光路長の和と、前記分割する夫々の手段から前記個々に合波する夫々の手段に至る夫々の前記参照光の光路長との、夫々の差を求め、
前記夫々の差のうち選択した一つに対するその他の前記夫々の差との相違に基づいて、夫々の前記相違が断層像構築に与える影響を補正する手段を有することを特徴とする。
前記断層像構築に与える影響を補正する手段が、
前記複数の可変波長光発生手段の夫々の波数走査範囲毎に、前記フーリエ変換のフーリエ核の位置座標を前記位置座標に夫々の前記相違を加えたものとしたことを特徴とする。
前記夫々の測定光、前記夫々の信号光、前記一つの測定光、前記夫々の参照光が走行する光学経路によって前記個々の出力光にもたらされる位相変化を求め、
前記複数の可変波長光発生手段の波数走査範囲毎の前記フーリエ変換が、当該フーリエ核の波数と位置座標の積を、前記積に夫々の前記位相変化を加えたものであることを特徴とする。
前記波数走査範囲の異なる複数の可変波長光発生手段の出力が走行する、
夫々の前記参照光の光路、夫々の前記分割する夫々の手段から前記一つの測定光とする手段に至る光路、又は前記個々の信号光とする手段から前記個々に合波する夫々の手段に至る光路の少なくとも一つの光路毎に光路長調整手段を備えたことを特徴とする。
前記夫々の参照光を合波して一つの参照光とする手段と、
前記一つの参照光を反射鏡に照射すると共に、前記反射鏡によって反射された前記参照光を捕捉する手段と、
捕捉された前記参照光を分割して個々の参照光とする手段とを有し、
前記一つの参照光とする手段が前記一つの測定光とする手段と同一の位相変化を与えるものであり、且つ前記個々の参照光とする手段が前記個々の信号光とする手段と同一の位相変化を与える手段であることを特徴とする。
可変波数範囲が波数に対して0.2μm‐1以上であることを特徴とする。
前記可変波長光源の波数走査周期が、5ms以下であることを特徴とする。
前記可変波長光源が、波数を離散的に切り替え可能であることを特徴とする。
前記可変波長光源が、可変波長レーザからなることを特徴とする。
本発明は、高分解能かつ高速測定を可能とするOFDR−OCT用光源及びOFDR−OCT装置に係るものである。本発明に係る光源及び装置を、高速・高分解能OFDR−OCT用光源及び高速・高分解能OFDR−OCT装置と呼ぶこととする。
まず、可変波長光源を二つ用いた場合の実施例について説明する。
図1は、本発明の実施例1に係る高速・高分解能OFDR−OCT装置の概略図である。図2は、図1に示す可変波長光源1,2の出射する光の波長変化を時間に対して表したものである。縦軸は各々の可変波長光源が出射する光の波長(又は波数)であり、横軸は最初の波長が出射されてからの経過時間である。
可変波長光源1,2は、例えば超周期構造回折格子分布反射半導体レーザ(非特許文献1)を用いる。この他、サンプル・グレーティング・分布反射型半導体レーザ(SG−DBRレーザ,US4896325 )、変調格子Yレーザ(Modulated Grating Y laser、MG-Yレーザ)及びグレーティング・カプラ・リフレクタ・レーザ(Grating Coupler Sampled Reflector Laser、GCSRレーザ)も用いることができる。
次に、この高速・高分解能OFDR−OCT装置の動作方法について説明する。
第一の干渉計の波長可変光源1の出力(可変波長光1)は、カプラ5により分割され、試料光路17と参照光路19に送出される。参照光路19に分割された参照光は、カプラ6の一方の入力端に入力される。試料光路17に分割された測定光は、サーキュレータ9に入力され光受入/光送出口14から送出されカプラ13に入力される。カプラ13に入力した測定光は、第二の干渉計の測定光と合波され、測定光照射系/信号光受光系23を介して測定対象24に照射される。測定対象24内で反射又は後方散乱された信号は、測定光照射系/信号光受光系23によって捕獲され、カプラ13に送り返される。
カプラ13は信号光を二分割し、その一方がサーキュレータ9の光受入/光送出口14に送出する。サーキュレータ9に入力した信号光は、カプラ6の他方の入力端に送出される。カプラ6は信号光と参照光を合波し、光検出機能を有する差動増幅器11に送出する。
この為本発明ではこれらの場合、下記「(4)補正方法」に述べる手法により、これらの相違を補正して正確な断層像を得る。尚、以上の様な相違、不一致、位相変化がない場合には、これらの補正は不要である。
2.78/Wk
ここで、Wkは各々の可変波長光源の出力を一つに合波した測定光のスペクトル幅である。この式に基づくと、全波数走査範囲が0.20μm-1(例えば、波長範囲(1530〜1610nm)以上、0.43μm-1(例えば、波長範囲1450〜1610nm)以上、10μm-1(例えば、波長範囲(1310〜1610nm)以上の場合には、分解能は生体中(屈折率1.38)で夫々10μm以下、4.7 μm以下、2.2 μm以下となる。実用化されているOCT装置の分解能は、10μm以上なので、本発明によれば分解能の向上を図ることが可能である。
第一の干渉計の出力について検討する。説明を簡単にするため、ここではカプラ13が信号光に与える位相変化は無視する。
参照光と信号光を合波した干渉光の電界強度E1は以下の式で表される。
第一の差動アンプ11は、直流成分である右辺第1項、第2項、第3項はキャンセルし第4項の干渉成分のみ抽出する。従って、第一の差動アンプ11の出力V1(k1)は、以下の様になる。
以上の議論では、差動増幅器11の量子効率・増幅率等は考慮していない。これらの影響等を代表する係数α1を導入すると、
(a)振幅の補正
まず、振幅の不一致を補正する方法について述べる。
測定対象24の光反射率をR、可変波長光源1,2の放射光の電界強度をそれぞれS1,S2とすると、Ar1,As1,Ar2,As2は以下の様に表すことができる。
次に、光路長差(z1,z2)の相違を補正する方法について述べる。
光路長差を補正する方法には、2つの方法がある。
最も簡素な原理に基づく補正方法は、第一及び第二の干渉計の何れか一方又は双方に光路長の調整を可能とする部材を挿入し、双方の光路長差(2z1,2z2)を一致させることである。図6に光遅延器31,32を用いて光路長差を調整するようにした装置の例を示す。
光路長差の一致は、ミラーを標準試料として用いて光路長差2z1,2z2を実測することにより可能になる。即ち、標準試料として固定したミラーを用い、可変波長光源1,2を動作させて得られる差動増幅器11,12の出力を夫々式(2)〜(5)に基づいてデータ処理してz1,z2を算出し、z2とz1が一致する様に光遅延器31,32を調節すれば良い。
(i)原理
上記(b−1)の様に物理的に光路長差を一致できなくても、データ処理によって光路長差の相違を補正することができる。
従来技術の欄で述べた通り可変波長光源が一つの場合には、深さ方向の反射率分布(又は後方散乱分布)Yt 2(z)は、差動増幅器の出力V(ki)に基づいて以下の様にして求めることができる。
z≧0の領域では、試料からの反射光による鋭きピークが一つだけz=2z1の位置に現れる。一方、z≦0の領域には、折り返し像がz=−2z2とz=−2z2−δに二つ現れる。しかし通常断層像の測定は、z≦0には測定対象が存在しないように光路長を調整してから行われる。この場合折り返し像は、図7の様にz<0にしか現れない。従って、z≧0に対してYt´2(z)をプロットすることにより反射(又は後方散乱)強度の深さ方向の分布を得ることができる。尚、以上の議論では、−2z2−δ≧0即ち
最後に、式(30)の導出過程の詳細を示す。
まず、式(27)に式(21)及び式(22)を代入し、三角関数加法定理を用いて変形する。
尚、ki´=(k0+Δk・M)+Δk×iである。
δは、装置の環境温度によって大きな影響を受ける。干渉計を構成する光ファイバの長さは数m〜数十mに及ぶので、僅かな温度変化による光ファイバの伸縮でも断層像の分解能(数μm)に比べると無視できない値である。従って装置温度が変化してしまうと、予めδ=2z2−2z1を測定しておいても正確な補正ができなくなってしまう。特に、試料光路と参照光路で温度変化が異なっている場合、この問題は顕在化する。従って、装置温度が変化しやすい環境では、δ=2z2−2z1を適宜測定しなおすことが必要になる。
まず、第一及び第二の干渉計を同時に動作させて、測定したい試料からの干渉信号を得る。この測定結果から、式(23)〜式(25)を用いて第一の干渉計の出力に対する反射率分布Y1t 2(z)及び第二の干渉計の出力に対する反射率分布Y2t 2(z)を夫々算出する。次に、これらの関数に対する下記相互相関関数C(z)を算出する。
二次元的な断層像を構築するためには、測定光の照射位置を水平方向に僅かずつ変化させながら干渉信号を測定し夫々の位置で反射率分布を求める。δは測定光の照射位置毎に決定可能であるが、測定光の水平方向走査は極めて短時間に終了するので通常はどこか一点でδを決定すれば温度変化の影響を受けない。
(c−1)カプラの具体例
方向性結合器は3dBカプラとして良く用いらるが、入力に対して位相差を付けた上で合波する特性がある。図8は、方向性結合器からなる3dBカプラの概略図である。入力をA0,B0とすると、出力A,Bは以下の様に表すことができる。
次に、この様なカプラによって信号光に生じる位相変化について説明する。
上述の様に、第一の干渉計からの測定光をA0、第二の干渉計からの測定光をB0とすると、カプラ13の出力光は式(39−1)で表される。次に、3dBカプラから試料までの光路長をL´、試料の反射率又は後方散乱率をRとすると、試料によって反射又は後方散乱されてカプラ13に戻ってくる信号光は
ej2kiL´は、カプラ13を出射した光が試料24によって反射(又は後方散乱)されて戻って来るまでに生じる位相変化を表す。従って式(39−3)から明らかな様に、3dBカプラは、第一の干渉計からの測定光A0には位相変化を生じさせないが、第二の干渉計からの測定光B0には−π/2の位相変化をもたらす。
この様な位相変化が干渉信号に及ぼす影響を、図1に示したような装置構成を例にとり説明する。カプラ13は図8の様な3dBカプラであるとし、入力ポート61,62は夫々サーキュレータ9,10の入出力口14,15に光学的接続され、出力ポート63はコリメータレンズ27に光学的に接続されているとする。
一方、第二の干渉計では、可変波長光源2に起因する成分B0は上述の通りカプラ13によって位相変化−πを受ける。従って、干渉光V2(k2)は
(i)位相変化量の一般化
この様な位相変化が、深さ方向の反射率分布(又は後方散乱率分布)Yt´2(z)にどの様な影響を及ぼすのかを検討する。説明を一般化するため、カプラ13を往復することによって生じる可変波長光源2に由来する信号光の位相変化量をφとする。カプラ13として方向性結合器からなる3dBカプラを用いた場合には、「(c−3)干渉信号に及ぼす影響」で述べた通りφ=−πとなる。
まず、Yc´(z)を導出する。まずカプラ13による位相変化量φを考慮して、式(31)を変形する。
δ=2z2−2z1なる関係を用いて、式(39−6)を変形する。
最後にYt´2(z)を導出する。ここで、式(39−13−1)及び式(39−23)を用いる。
即ち、
尚、カプラ13以外の光学部材によって位相変化φがもたらされた場合であっても同様に補正することができる。複数の光学部材が位相変化をもたらす場合には、位相変化φとしては、これらの光学部材によって信号光及び参照光に生じた位相変化の差、即ち合波後の干渉光に生じる位相変化を用いればよい。
(39−28)より、
このG(z)は、z−2z1で大きな値をとりそれ以外では略ゼロとなる。即ち、式(33−35)、式(33−36)を用いてカプラ13による位相変化を補正することができる。
カプラ13による位相変化は、以上の様な数値処理によっても補正できるが図9の様に差参照光路19,20に位相補償回路71を用いることによっても補正できる。位相補償回路71を設けることにより参照光路は測定光照射系に類似した構成となり、試料24の代わりに反射ミラー72を配置する点で相違する。この位相補償回路71は、参照光光路19,20側に設けたサーキュレータ9A,10A、カプラ13A、コリメータレンズ14A、ガルバノミラー15A、対物レンズ16A及び反射ミラー72を有する構成であり、参照光に対しても信号光と同じ位相変化を生じさせる。
次に、波長走査範囲の互いに異なる波長可変光源を3つ以上用いた場合の実施例を示す。説明を一般化するため、可変波長光源の数はK(3以上の整数)とする。
図10に本実施例に用いる装置の概略図を示す。装置構成は実施例1の場合とは基本的には同じであり、K台の干渉計からなっている点と夫々の干渉計の測定光を束ねるカプラ42の入力ポートがK個である点で相違する。
この様なカプラを以下K:1カプラと呼ぶことにするが、多モード導波路を用いて簡単に構成することができる。また、2:1カプラ51を、図11(a)の様に複数個組み合わせても作ることができる(図11(a)は、4:1カプラについての例である。)。更に、図11(b)の様に、コリメータレンズ52と光ファイバ53の束を組み合わせても構成することができる。レンズの焦点すなわちレンズが平行光線を収光する位置の近傍では、光は干渉効果によって細径且つ略平行なビームになる。この部分(ウエスト54)に複数の光ファイバ出力の端面を揃えて配置することにより、何れの光ファイバから出射された光もコリメートレンズにより平行光にコリメートされる。即ちカプラが構成されることになり、ウエストに配置するファイバの数をN本とすれば、N:1のカプラを構成することができる。
動作方法も実施例1と基本的に変わるところはなく、試料へ同時に照射する測定光の数が3以上となる点で異なるが、各々の干渉計は独立に動作しており単にその数が増えただけである。
また、第3番目以降の干渉計の光路差及び位相変化を補償するための補正も、実施例1における第2の干渉計に対する補正と同じように行えば良い。
以上の様な動作・補正によって断層像が構築できるためには、各々の干渉計が夫々の可変波長光源の波長走査に基づく干渉信号のみを出力することが前提となる。実施例1では干渉計の数が2つの場合について説明したが、ここではK台の場合に一般化して説明する。
説明を一般化するために、第s番目の干渉計41の出力がどのようなものになるのか検討する(sは、1以上K以下の整数)。
第i番目の干渉計で発生した測定光が試料によって反射(又は後方散乱)されその結果生じた信号光が、第l番目の干渉計に入射してカプラ45に到達した時の電界をesiとする。カプラ45に入射する信号光の電場Eslはesiの総和であり、以下の様に表すことができる。
即ち、3つ以上の干渉計の測定光をK:1カプラで結合しても、各々の干渉計の出力は夫々の可変波長光源の波長走査に基づく干渉信号のみである。
以上、本発明者等が提案した新しいOCT(特許文献1)に基づいて、本発明を説明した。しかし、本発明は可変波長光源を用いる他のOCTにも適用可能である。例えば、光源として波長を連続的に走査するOCT(非特許文献3)や、本発明者等が別出願済みの折り返し像が発生しないOCT(特許文献3)に対しても適用可能である。
3,4 波長走査領域
5,6,7,8 カプラ
9,10 サーキュレータ
11,12 差動増幅器
13 カプラ
14 コリメータレンズ
15 ガルバノミラー
16 対物レンズ
9A,10A サーキュレータ
13A カプラ
14A コリメータレンズ
15A ガルバノミラー
16A 対物レンズ
17,18 試料光路
19,20 参照光路
21 A/Dコンバータ
22 演算制御装置
23 測定光照射系/信号光受光系
24 測定対象(試料)
25 可変波長光発生装置
26,26A,26B,26C 制御回路
31,32 光遅延器
41 第s番目の干渉計
42 K:1カプラ
43 測定対象(試料)
44 サーキュレータ
45 カプラ
46 差動増幅器
51 2:1カプラ
52 コリメータレンズ
53 光ファイバ
54 ビームウエスト
61,62 入力ポート
63,64 出力ポート
71 位相補償回路
72 反射ミラー
73 第二の干渉計
74 第一の干渉計
Claims (16)
- 波数走査範囲の異なる複数の可変波長光発生手段と、
前記複数の可変波長光発生手段を同時に波長走査する制御手段と、
前記複数の可変波長光発生手段の出力を夫々測定光と参照光に分割し、夫々の前記測定光を合波して測定対象に照射し、合波された前記測定光の束が測定対象によって反射又は後方散乱された信号光を分割して夫々の前記参照光と干渉させて干渉信号を発生する手段と、
前記複数の可変波長光発生手段の波数を同時に走査させながら測定した前記干渉信号の集合に基づいて、前記測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された位置と反射又は後方散乱強度とを前記測定対象の奥行き方向に対して特定する手段と、
を有す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。 - 波数走査範囲の異なる複数の可変波長光発生手段と、
前記複数の可変波長光発生手段を同時に波長走査する制御手段と、
前記可変波長光発生手段の夫々の出力光を測定光と参照光に分割する夫々の手段と、
夫々の前記測定光を合波して一つの測定光とする手段と、
前記一つの測定光を測定対象に照射すると共に、前記一つの測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された信号光を捕捉する手段と、
前記信号光を分割する手段と、
前記分割された信号光と夫々の前記参照光とを個々に合波する夫々の手段と、
前記個々に合波する夫々の手段によって合波された個々の出力光の強度を前記複数の可変波長光発生手段の波数毎に測定する夫々の手段と、
前記測定する夫々の手段によって前記波数毎に測定された前記個々の出力光の強度の集合から前記測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された位置と反射又は後方散乱強度とを前記測定対象の奥行き方向に対して特定する手段と、
を有す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。 - 前記一つの測定光とする手段と、前記信号光を分割する手段とが同一の手段であることを特徴とする請求項2記載のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置。
- 前記特定する手段が、前記個々の出力光の強度の集合を前記波数に対してフーリエ変換するものであることを特徴とする請求項2又は3記載のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置。
- 一つの反射面からなる測定対象を標準試料として予め求めておいた、前記個々の出力光の振幅の比に基づいて、
前記個々の出力光の強度を補正する手段を有することを特徴とする請求項4記載のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置。 - 一つの反射面からなる測定対象を標準試料として予め求めておいた、前記分割する夫々の手段から前記個々に合波する夫々の手段に至る夫々の前記測定光及び夫々の前記信号光が走行する光路長の和と、前記分割する夫々の手段から前記個々に合波する夫々の前記参照光の光路長との、夫々の差を求め、
前記夫々の差のうちから選択した一つに対するその他の前記夫々の差との相違に基づいて、夫々の前記相違が断層像構築に与える影響を補正する手段を有することを特徴とする請求項4又は5記載のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置。 - 前記個々の出力光の強度の集合を前記波数走査範囲毎に前記波数に対してフーリエ変換して得られる、前記一つの測定光が反射又は後方散乱された位置と反射又は後方散乱強度とを前記測定対象の深さ方向に特定した夫々の関数から、相互相関関数を合成し、
前記相互相関関数から、前記分割する夫々の手段から前記個々に合波する夫々の手段に至る夫々の前記測定光及び夫々の前記信号光が走行する光路長の和と、前記分割する夫々の手段から前記個々に合波する夫々の手段に至る夫々の前記参照光の光路長との、夫々の差を求め、
前記夫々の差のうち選択した一つに対するその他の前記夫々の差との相違に基づいて、 夫々の前記相違が断層像構築に与える影響を補正する手段を有することを特徴とする請求項4又は5記載のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置。 - 前記断層像構築に与える影響を補正する手段が、
前記複数の可変波長光発生手段の夫々の波数走査範囲毎に、前記フーリエ変換のフーリエ核の位置座標を前記位置座標に夫々の前記相違を加えたものとしたことを特徴とする請求項6又は7記載のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置。 - 前記夫々の測定光、前記夫々の信号光、前記一つの測定光、前記夫々の参照光が走行する光学経路によって前記個々の出力光にもたらされる位相変化を求め、
前記複数の可変波長光発生手段の波数走査範囲毎の前記フーリエ変換が、当該フーリエ核の波数と位置座標の積を、前記積に夫々の前記位相変化を加えたものであることを特徴とする請求項6〜8の何れか1項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。 - 前記波数走査範囲の異なる複数の可変波長光発生手段の出力が走行する、
夫々の前記参照光の光路、夫々の前記分割する夫々の手段から前記一つの測定光とする手段に至る光路、又は前記個々の信号光とする手段から前記個々に合波する夫々の手段に至る光路の少なくとも一つの光路毎に光路長調整手段を備えたことを特徴とする請求項2記載のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置。 - 前記夫々の参照光を合波して一つの参照光とする手段と、
前記一つの参照光を反射鏡に照射すると共に、前記反射鏡によって反射された前記参照光を捕捉する手段と、
捕捉された前記参照光を分割して個々の参照光とする手段とを有し、
前記一つの参照光とする手段が前記一つの測定光とする手段と同一の位相変化を与えるものであり、且つ前記個々の参照光とする手段が前記個々の信号光とする手段と同一の位相変化を与える手段であることを特徴とする請求項2記載のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置。 - 請求項1〜11の何れか1項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ける前記複数の可変波長光発生手段と、前記波長走査する制御手段と有してな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用の可変波長光発生装置。
- 可変波数範囲が波数に対して0.2μm‐1以上であることを特徴とする請求項12記載のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置用の可変波長光発生装置。
- 前記可変波長光源の波数走査周期が、5ms以下であることを特徴とする請求項12又13記載のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置用の可変波長光発生装置。
- 前記可変波長光源が、波数を離散的に切り替え可能であることを特徴とする請求項12〜14の何れか1項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用の可変波長光発生装置。
- 前記可変波長光源が、可変波長レーザからなることを特徴とする請求項12〜15の何れか1項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用の可変波長光発生装置。
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---|---|
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Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008128708A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Fujifilm Corp | 光断層画像化装置 |
JP2008128709A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Fujifilm Corp | 光断層画像化装置 |
JP2008145187A (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Fujifilm Corp | 光断層画像化装置 |
JP2010266326A (ja) * | 2009-05-14 | 2010-11-25 | Fujifilm Corp | 光構造計測装置及びその光プローブ |
JP2010268990A (ja) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Canon Inc | 光干渉断層撮像装置およびその方法 |
US7864331B2 (en) * | 2006-11-17 | 2011-01-04 | Fujifilm Corporation | Optical coherence tomographic imaging apparatus |
JP2011128109A (ja) * | 2009-12-21 | 2011-06-30 | Fujifilm Corp | 光断層画像化装置、その干渉信号処理方法及び内視鏡装置 |
JP2011137717A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Fujifilm Corp | 光断層画像化装置、その干渉信号処理方法及び内視鏡装置 |
JP2011196695A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Kitasato Institute | オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置とその光源 |
JP2012078100A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Panasonic Electric Works Sunx Co Ltd | 分光分析装置 |
CN103263248A (zh) * | 2013-05-09 | 2013-08-28 | 浙江大学 | 基于环腔扫频的双焦点全眼oct实时成像系统和方法 |
JP2014149242A (ja) * | 2013-02-01 | 2014-08-21 | Canon Inc | 波長可変光源装置とその駆動方法、及び該波長可変光源装置を備える光断層画像取得装置と光断層画像取得方法 |
KR101850024B1 (ko) * | 2015-11-03 | 2018-04-23 | 한국전자통신연구원 | Ofdr 방식을 이용한 광 간섭계의 경로차 측정 장치 및 방법 |
JP2019113398A (ja) * | 2017-12-22 | 2019-07-11 | 株式会社トーメーコーポレーション | 光断層画像撮影装置 |
CN110575142A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-12-17 | 南京波斯泰克光电科技有限公司 | 一种单光谱仪多光束光学相干层析成像仪 |
CN111601536A (zh) * | 2017-12-27 | 2020-08-28 | 爱惜康有限责任公司 | 缺光环境中的超光谱成像 |
CN113741020A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-12-03 | 华中科技大学苏州脑空间信息研究院 | 一种天然调制光片照明成像方法及系统 |
CN116548911A (zh) * | 2023-05-19 | 2023-08-08 | 北京至真互联网技术有限公司 | 一种基于oct技术的眼部血管成像方法及系统 |
CN113741020B (zh) * | 2021-08-25 | 2024-05-03 | 华中科技大学苏州脑空间信息研究院 | 一种天然调制光片照明成像方法及系统 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11108763A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-23 | Seitai Hikarijoho Kenkyusho:Kk | 光計測装置 |
JP2001027604A (ja) * | 1999-07-14 | 2001-01-30 | Moritex Corp | つや計 |
JP2003098473A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-04-03 | Sanyo Electric Co Ltd | 光合波器および光ヘテロダイン検波装置 |
JP2003121347A (ja) * | 2001-10-18 | 2003-04-23 | Fuji Photo Film Co Ltd | グルコース濃度測定方法および測定装置 |
JP2005156540A (ja) * | 2003-09-26 | 2005-06-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光干渉トモグラフィ用の可変波長光発生装置及び光干渉トモグラフィ装置 |
JP2005214927A (ja) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Yamagata Public Corp For The Development Of Industry | 並列光ヘテロダイン検出法を用いた光干渉計測方法 |
-
2005
- 2005-12-13 JP JP2005358432A patent/JP4677636B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11108763A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-23 | Seitai Hikarijoho Kenkyusho:Kk | 光計測装置 |
JP2001027604A (ja) * | 1999-07-14 | 2001-01-30 | Moritex Corp | つや計 |
JP2003098473A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-04-03 | Sanyo Electric Co Ltd | 光合波器および光ヘテロダイン検波装置 |
JP2003121347A (ja) * | 2001-10-18 | 2003-04-23 | Fuji Photo Film Co Ltd | グルコース濃度測定方法および測定装置 |
JP2005156540A (ja) * | 2003-09-26 | 2005-06-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光干渉トモグラフィ用の可変波長光発生装置及び光干渉トモグラフィ装置 |
JP2005214927A (ja) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Yamagata Public Corp For The Development Of Industry | 並列光ヘテロダイン検出法を用いた光干渉計測方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Y. TOHMORI, ET.AL.: ""Wavelength-Tunable Semiconductor Light Sources for WDM Applications"", IEICE TRANSACTIONS ON ELECTRONICS, vol. 85, no. 1, JPN6009037756, 1 January 2002 (2002-01-01), pages 21 - 26, XP001116759, ISSN: 0001746081 * |
古川 裕之,外8名: ""高速、高分解能 OFDR-OCT 2"", 第64回応用物理学会学術講演会講演予稿集, vol. 2003年秋季, 第3分冊, JPN6010058101, ISSN: 0001746080 * |
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008128708A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Fujifilm Corp | 光断層画像化装置 |
JP2008128709A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Fujifilm Corp | 光断層画像化装置 |
US7751056B2 (en) * | 2006-11-17 | 2010-07-06 | Fujifilm Corporation | Optical coherence tomographic imaging apparatus |
US7864331B2 (en) * | 2006-11-17 | 2011-01-04 | Fujifilm Corporation | Optical coherence tomographic imaging apparatus |
JP2008145187A (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Fujifilm Corp | 光断層画像化装置 |
JP2010266326A (ja) * | 2009-05-14 | 2010-11-25 | Fujifilm Corp | 光構造計測装置及びその光プローブ |
JP2010268990A (ja) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Canon Inc | 光干渉断層撮像装置およびその方法 |
US8599386B2 (en) | 2009-12-21 | 2013-12-03 | Fujifilm Corporation | Optical tomographic imaging apparatus, interference signal processing method, and endoscope apparatus |
JP2011128109A (ja) * | 2009-12-21 | 2011-06-30 | Fujifilm Corp | 光断層画像化装置、その干渉信号処理方法及び内視鏡装置 |
JP2011137717A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Fujifilm Corp | 光断層画像化装置、その干渉信号処理方法及び内視鏡装置 |
JP2011196695A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Kitasato Institute | オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置とその光源 |
JP2012078100A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Panasonic Electric Works Sunx Co Ltd | 分光分析装置 |
JP2014149242A (ja) * | 2013-02-01 | 2014-08-21 | Canon Inc | 波長可変光源装置とその駆動方法、及び該波長可変光源装置を備える光断層画像取得装置と光断層画像取得方法 |
CN103263248A (zh) * | 2013-05-09 | 2013-08-28 | 浙江大学 | 基于环腔扫频的双焦点全眼oct实时成像系统和方法 |
KR101850024B1 (ko) * | 2015-11-03 | 2018-04-23 | 한국전자통신연구원 | Ofdr 방식을 이용한 광 간섭계의 경로차 측정 장치 및 방법 |
JP7144822B2 (ja) | 2017-12-22 | 2022-09-30 | 株式会社トーメーコーポレーション | 光断層画像撮影装置 |
JP2019113398A (ja) * | 2017-12-22 | 2019-07-11 | 株式会社トーメーコーポレーション | 光断層画像撮影装置 |
CN111601536A (zh) * | 2017-12-27 | 2020-08-28 | 爱惜康有限责任公司 | 缺光环境中的超光谱成像 |
CN111601536B (zh) * | 2017-12-27 | 2023-12-15 | 爱惜康有限责任公司 | 缺光环境中的超光谱成像 |
CN110575142A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-12-17 | 南京波斯泰克光电科技有限公司 | 一种单光谱仪多光束光学相干层析成像仪 |
CN113741020A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-12-03 | 华中科技大学苏州脑空间信息研究院 | 一种天然调制光片照明成像方法及系统 |
CN113741020B (zh) * | 2021-08-25 | 2024-05-03 | 华中科技大学苏州脑空间信息研究院 | 一种天然调制光片照明成像方法及系统 |
CN116548911A (zh) * | 2023-05-19 | 2023-08-08 | 北京至真互联网技术有限公司 | 一种基于oct技术的眼部血管成像方法及系统 |
CN116548911B (zh) * | 2023-05-19 | 2023-12-08 | 北京至真互联网技术有限公司 | 一种基于oct技术的眼部血管成像方法及系统 |
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