JP2008191021A

JP2008191021A - Ｏｃｔシステム

Info

Publication number: JP2008191021A
Application number: JP2007026333A
Authority: JP
Inventors: Masashi Kitatsuji; 真史北辻; Tetsuya Utsui; 哲也宇津井; Nobuyuki Saida; 信行斉田; Yoshitaka Shibahara; 祥孝柴原
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2027-02-06
Also published as: JP4836820B2

Abstract

【課題】従来と比してプローブ径を大きくすることがなく、全走査範囲における断層像を取得しながらも走査状態を検出可能なＯＣＴシステムを提供する。
【解決手段】シース内に挿通され、シースの先端近傍まで光を導くための光ファイバと、低コヒーレント光を供給する光源とモニタ光を供給する光源と、を備え、光ファイバから射出された低コヒーレント光を光ファイバの光軸に対して略垂直に偏向させ、光ファイバから射出されたモニタ光を低コヒーレント光の偏向位置とは異なる光軸上の位置において垂直に偏向させ、モニタ光の反射光を光ファイバの基端側で検出し、シースの側壁におけるモニタ光が入射する範囲の一部にシースの側壁とは反射率の異なる部分を設けたＯＣＴシステムを提供する。
【選択図】図３

Description

この発明は、低コヒーレント光を供給する光源と、該低コヒーレント光を観察対象へ導くＯＣＴプローブとを備え、観察対象の断層像を取得するＯＣＴシステムに関する。

近年、例えばＳＬＤ（Super Luminescent Diode）等の時間コヒーレンスが低く空間コヒーレンスが高い光源からの光（以下、低コヒーレント光という）を用いた光干渉断層法（Optical Coherence Tomography、以下、ＯＣＴと略記する）により、生体組織の断層像を取得するＯＣＴシステムが実用化されている。具体的には、ＯＣＴシステムは、上記光源を有する本体装置と、管腔内に挿入されるＯＣＴプローブとを有する。

ＯＣＴプローブは、光ファイバと、該光ファイバが挿通され、低コヒーレント光に対して透過性を有するように構成され、その先端部が閉塞されているシースとを有している。また、光ファイバの先端近傍にはプリズム等の偏向部が備えられている。偏向部は、光ファイバの光軸上に配置されており光ファイバから射出された低コヒーレント光を偏向する。偏向部は、低コヒーレント光を偏向して生体組織に導くと共に、該生体組織で反射した光を再び光ファイバ内に戻す。管腔内の生体組織の断層像を取得するためには、偏向部により偏向される低コヒーレント光を、光ファイバの光軸と交わる面内において走査する必要がある。低コヒーレント光によって生体組織を走査する構成は、例えば、以下の特許文献１に開示されている。

特許文献１には、シース内に中空のフレキシブルシャフトが挿通されると共にそのフレキシブルシャフトの内側に光ファイバが固定されたＯＣＴプローブを備えた装置が記載されている。フレキシブルシャフトの先端には偏向部が取り付けられており、その偏向部において、光ファイバから射出された光が直角方向に偏向される。また、この装置は、光ファイバの基端側において、複数のモータの駆動力を用いることにより、フレキシブルシャフトを回転および進退移動可能としている。この構成により、ラジアル、リニア、スパイラル走査による断層像の取得を可能としている。

ＯＣＴシステムでは、正確な断層像を取得するために、低コヒーレント光の安定した走査が要求される。しかし、従来のＯＣＴプローブでは、光ファイバの基端部から先端の偏向部までの構造が片持ち梁となるため、当該構造にねじれや屈曲が生じると、基端部に与えられた駆動力が先端の偏向部までうまく伝達されず、偏向部の動作が安定しなくなる。偏向部の動作が安定しないと、低コヒーレント光の正確な走査ができなくなる。低コヒーレント光の正確な走査を実現するためには偏向部の動作をモニタする必要がある。特許文献１には、偏向部の動作をモニタする方法が記載されている。

特許文献１には、シース内の所定位置にマーキングや切り欠き部を設けることにより、ラジアル走査時の光学ユニットからの走査光を遮ることで、走査光の回転位置を把握する構成が記載されている。また、特許文献１には、リニア走査の形態において、シースの内壁に発光ダイオードとフォトダイオードとを設けることにより、走査光を射出する光学ユニットの位置を検知する機構が記載されている。

特開２０００−３２１０３４号公報

上述の特許文献１の装置においては、シース内にマーキング等を設けることで、走査光の回転位置を検知している。しかしながら、マーキングを設けたことで、その弊害として、マーキングに対応する位置の像を取得することができないという問題点がある。

また、特許文献１における、シース内壁に発光ダイオードやフォトダイオードを設ける構成は、それらの素子をシース内に設けなければならず、またシース内に沿ってリード線を配設しなければならないので、ＯＣＴプローブの構造が複雑になると共にシースの径が大きくなってしまう。また、この構成は、ラジアル走査に対応していない。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、従来と比してプローブ径を大きくすることがなく、全走査範囲における断層像を取得しながらも走査状態を検出可能なＯＣＴシステムを提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するために、本発明は、少なくとも先端近傍において光透過性を有し、先端が閉塞した管状のシースと、シース内に挿通され、シースの先端近傍まで光を導くための光ファイバと、光ファイバに低コヒーレント光を供給する第１の光源と、光ファイバと一体的に構成され、光ファイバから射出された低コヒーレント光を光ファイバの光軸に対して略垂直に偏向させると共に該低コヒーレント光の反射光を光ファイバに導く第１の偏向手段と、第１の偏向手段を回転させて低コヒーレント光を回転走査するために、光ファイバを回転させる光ファイバ回転駆動手段と、光ファイバにモニタ光を供給する第２の光源と、光ファイバと一体的に構成され、光ファイバから射出されたモニタ光を低コヒーレント光の偏向位置とは異なる光軸上の位置において光軸に対して垂直に偏向させると共に該モニタ光の反射光を光ファイバに導く第２の偏向手段と、モニタ光の反射光を、光ファイバの基端側で検出するモニタ光検出手段と、を備え、シースの側壁のうち少なくともモニタ光が入射する範囲はモニタ光に対して第１の反射率を有し、シースの側壁におけるモニタ光が入射する範囲の一部には、モニタ光に対して第１の反射率とは異なる第２の反射率を有する部分が設けられているＯＣＴシステムを提供する。

この構成によれば、低コヒーレント光の走査状態を検出するために、低コヒーレント光とは別にモニタ光を用いており、当該モニタ光は光ファイバの基端側において供給・検出されるので、シース内に発光素子や受光素子などの検出素子を設けなくとも低コヒーレント光の走査状態を検出することができる。また、当該モニタ光はプローブ先端付近において低コヒーレント光と異なる位置から射出されるので、低コヒーレント光は、マーキング等に妨害さることなく全走査範囲に走査される。

また、本発明のＯＣＴシステムにおいては、第２の反射率を有する部分が複数設けられており、第２の反射率を有する部分におけるシースの側壁との境界位置であって、光ファイバの回転方向上流側又は下流側が、シースの円周方向に沿って等間隔となるように配置されている。さらに、第２の反射率を有する部分のシースの円周方向に沿った長さをそれぞれ等しくしてもよい。

また、上述の第１の偏向手段および第２の偏向手段は、低コヒーレント光とモニタ光とを、光ファイバの光軸からの射出方向がそれぞれ異なる方向に偏向する。

また、モニタ光検出手段による検出結果から低コヒーレント光の回転走査状態を導き出し、低コヒーレント光を正しく回転走査するために、光ファイバ回転駆動手段を制御して、光ファイバの回転状態を調整する回転状態調整手段を備える。また、モニタ光検出手段による検出結果から低コヒーレント光の回転走査状態を導き出し、低コヒーレント光の回転走査状態が異常を示した場合に、光ファイバ回転駆動手段を制御して、光ファイバの回転を停止させる回転停止手段を備える。

また、本発明は、少なくとも先端近傍において光透過性を有し、先端が閉塞したシースと、シース内に挿通され、シースの先端近傍まで光を導くための光ファイバと、光ファイバに低コヒーレント光を供給する第１の光源と、光ファイバと一体的に構成され、光ファイバから射出された低コヒーレント光を光ファイバの光軸に対して略垂直に偏向させると共に該低コヒーレント光の反射光を光ファイバに導く第１の偏向手段と、第１の偏向手段を進退移動させて低コヒーレント光をライン走査するために、光ファイバを進退移動させる光ファイバ進退駆動手段と、光ファイバにモニタ光を供給する第２の光源と、光ファイバと一体的に構成され、モニタ光を光軸に対して垂直に且つ光軸からの射出方向が低コヒーレント光とは異なる方向に偏向させると共に該モニタ光の反射光を光ファイバに導く第２の偏向手段と、モニタ光の反射光を、光ファイバの基端側で検出するモニタ光検出手段と、を備え、シースの側壁のうち少なくともモニタ光が入射する範囲はモニタ光に対して第１の反射率を有し、シースの側壁におけるモニタ光が入射する範囲の一部には、モニタ光に対して第１の反射率とは異なる第２の反射率を有する部分が設けられているＯＣＴシステムを提供する。

したがって、本発明によれば、従来と比してプローブ径を大きくすることがなく、全走査範囲における断層像を取得しながらも走査状態を検出可能なＯＣＴシステムを提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係るＯＣＴシステムの具体的な実施形態について説明する。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態のＯＣＴシステム１の全体的な構造を示すブロック図である。本実施形態のＯＣＴシステム１は、ＯＣＴを利用して管腔内の生体組織に関する断層像を取得するためのシステムである。図１に示すようにＯＣＴシステム１は、ＯＣＴプローブ１００と、メイン装置２００と、表示部４００と、を有する。なお、図１に示すメイン装置２００内においては、電気信号の経路を破線で示す。また、以下の説明においては、光路上、ＯＣＴシステムの各光源（２０２，２０３）に近づく方向を基端側、該光源から遠ざかる方向を先端側と定義する。

メイン装置２００は、コントローラ２０１、低コヒーレント光源２０２、レーザ光源２０３、光カプラＣ１、光カプラＣ２、ロータリジョイント２０４、第１アクチュエータ２０５、光検出機構３００、信号処理回路２０７、レンズ２０８、ダハミラー２０９、第２アクチュエータ２１０、光ファイバＦ１〜Ｆ７を有する。なお、本実施形態の光ファイバはいずれもシングルモード光ファイバを想定する。

コントローラ２０１は、メイン装置２００全体を統括して制御する。低コヒーレント光源２０２は、低コヒーレント光を出力することができる光源であって、本実施形態ではＳＬＤ（Super Luminescent Diode）を想定する。また、本実施形態では、低コヒーレント光は赤外光を想定する。レーザ光源２０３は、レーザ光を出力することができる光源であって、本実施形態では可視光領域の半導体レーザを想定する。

また、ＯＣＴプローブ１００は、ロータリジョイント２０４に結合される光ファイバＦ５および光偏向部１１０を有する。なお、本実施形態のＯＣＴプローブ１００の内部においては、少なくとも光変更部１１０の周囲に、屈折率差による無用な光量損失を抑えるためのシリコンオイルが充填されている。

ＯＣＴシステム１を使用した場合、以下のようにして断層像が取得される。

まず、低コヒーレント光源２０２から低コヒーレント光が出力される。その低コヒーレント光は、光ファイバＦ１内を通り、光カプラＣ１に入射する。また、レーザ光源２０３から出力されたレーザ光は、光ファイバＦ２を通って光カプラＣ１に入射する。光カプラＣ１は、２対１の３チャネルタイプのものを使用しており、光ファイバＦ１と光ファイバＦ２からの光を光ファイバＦ３に結合させる。光カプラＣ１は、入射した低コヒーレント光を光ファイバＦ３に導く。光ファイバＦ３内を通った低コヒーレント光は光カプラＣ２に入射する。光カプラＣ２は、２対２の双方向４チャネルタイプのものを使用する。光カプラＣ２は、入射した低コヒーレント光を、光ファイバＦ４を通る光と、光ファイバＦ６を通る光とに分割する。

光カプラＣ２で分割されて光ファイバＦ４を進む低コヒーレント光（以降、本明細書中では物体光と称するものとする）は、次いでロータリジョイント２０４に導かれる。そして、ロータリジョイント２０４において結合される光ファイバＦ５に入射する。ロータリジョイント２０４は、コントローラ２０１の制御下、第１アクチュエータ２０５によって回転駆動され、光ファイバＦ５をその中心軸回りに回転させる。

光ファイバＦ５内を進む物体光は、光ファイバＦ５に軸合わせされた状態で接合している光偏向部１１０に入射する。光偏向部１１０の構成は後に詳述するが、入射する物体光を直角に偏向する機能を有する。偏向された物体光は、ＯＣＴプローブ１００の側面から射出され、プローブ外部に存在する管腔内の生体組織Ｓに照射される。

なお、光偏向部１１０は、光ファイバＦ５と共に、ＯＣＴプローブ１００内部で回転する。従って、光偏向部１１０で偏向された物体光は、光偏向部１１０の回転軸に直交する面内において走査される。当該面内の生体組織Ｓからの反射光（以降、本明細書中では、物体反射光と称するものとする）は、入射時の光路と同一の光路を戻り、光カプラＣ２に導かれる。

一方、光カプラＣ２で分割されて光ファイバＦ６を進む低コヒーレント光（以降、本明細書中では、参照光と称するものとする）は、レンズ２０８を介して、平行光束に変換された後、ダハミラー２０９で反射される。ダハミラー２０９からの反射光（以降、本明細書中では、参照反射光と称するものとする）は、光ファイバＦ６を通って戻り、光カプラＣ２に導かれる。

ダハミラー２０９は、コントローラ２０１の制御下、第２アクチュエータ２１０によって、レンズ２０８の光軸に沿って平行移動自在に構成されている。該構成により、光ファイバＦ６の先端側端面Ｆ６ａからダハミラー２０９間の光路長は可変となっている。言い換えれば、光カプラＣ２からダハミラー２０９間の光路長が可変となっている。

物体反射光および参照反射光は共に光カプラＣ２と光ファイバＦ７を経て光検出機構３００に入射する。ここで、ダハミラー２０９を平行移動させ、光カプラＣ２からダハミラー２０９間の光路長と光カプラＣ２から生体組織Ｓの表面又は所望の深さ間の光路長に一致させる。これにより、生体組織Ｓからの物体反射光があれば、二種類の反射光は干渉し、光検出機構３００において検出される。

光検出機構３００は、図２に示すように、レンズ３０１と、ダイクロイックミラー３０２と、光検出器３０３と、光検出器３０４とを備える。光ファイバＦ７から射出される物体反射光及び参照反射光は、レンズ３０１を経てダイクロイックミラー３０２に入射する。このダイクロイックミラー３０２は、低コヒーレント光の波長域の光（赤外光）は透過させ、レーザ光の波長域の光（可視光）は反射させるよう設計されている。よって、低コヒーレント光である物体反射光及び参照反射光は、ダイクロイックミラー３０２を透過して、光検出器３０３に入射する。

光検出器３０３は、二種類の反射光（物体反射光、参照反射光）を受光することにより検出した干渉パターンに対応する信号を信号処理回路２０７に送信する。信号処理回路２０７は、受信した該信号に所定の処理を施して、生体組織に関する画像信号を生成する。生成された画像信号は、表示部４００に出力される。表示部４００は、該画像信号に対応する画像を表示する。なお、上述したように、光偏向部１１０により偏向された物体光は、その回転軸に直交する面内において走査され、生体組織Ｓに照射される。また、ダハミラー２０９の平行移動により、生体組織Ｓの深さ方向（物体光の回転走査の半径方向）の各位置における物体反射光の干渉を検出することができる。よって、生成される画像信号に対応して表示される画像は生体組織Ｓの断層像として表れる。

以上が、ＯＣＴシステム１を使用した断層像の取得に関する処理の概略説明である。本実施形態のＯＣＴシステム１は、さらに、レーザ光源２０３から出力されるレーザ光を用いて、光偏向部１１０の回転走査の状態をモニタすることができる。当該レーザ光の光路および検出機構について説明する。

レーザ光源２０３から出力されたレーザ光は、光ファイバＦ２を通り、光カプラＣ１に入射する。光カプラＣ１は、光ファイバＦ１を通ってきた低コヒーレント光と当該レーザ光を結合させ、光ファイバＦ３へ導く。光ファイバＦ３を通ったレーザ光は光カプラＣ２に入射する。光カプラＣ２は、入射したレーザ光を、光ファイバＦ４を通るレーザ光と、光ファイバＦ６を通るレーザ光とに分割する。

光ファイバＦ４を光路上先端側へ進むレーザ光は、ロータリジョイント２０４において光ファイバＦ５へ導かれる。光ファイバＦ５から光偏向部１１０に入射したレーザ光は、後述するように、低コヒーレント光とは異なる位置（光ファイバＦ５の光軸方向において異なる位置）で直角に偏向される。偏向されたレーザ光は、ＯＣＴプローブ１００のシース内壁の所定位置（図３の説明にて後述する）または生体組織Ｓにより反射され、同一の光路を戻り、光カプラＣ２に導かれる。なお、この反射光を、反射レーザ光と称するものとする。

反射レーザ光は、光カプラＣ２、光ファイバＦ７を経て光検出機構３００に入射する。光検出機構３００においては、反射レーザ光は、レンズ３０１を通過後、ダイクロイックミラー３０２により、直角に偏向されて、光検出器３０４に入射する（図２）。すなわち、光検出機構３００は、低コヒーレント光である物体反射光及び参照反射光を光検出器３０３に入射させ、レーザ光である反射レーザ光を光検出器３０４に入射させることで、それぞれの反射光を分離して検出する機能を有する。

光検出器３０４は、フォトディテクタ（ＰＤ）を備え、受光した反射レーザ光の強度に対応する信号を信号処理回路２０７に送信する。

次に、本実施形態のＯＣＴプローブ１００の構成について詳述する。図３は、ＯＣＴプローブ１００の先端付近を示す図である。図３（ａ）は光ファイバＦ５の中心軸を含む断面図であり、図３（ｂ）はＯＣＴプローブ１００のＡ−Ａ’断面図である。

図３に示すように、ＯＣＴプローブ１００は、シース１２０内に、光ファイバＦ５、光偏向部１１０を有する。光偏向部１１０は、基端側から順に、コアレスガラス１１１、ＧＲＩＮレンズ１１２、ダイクロイックミラー１１３、直角プリズム１１４をそれぞれ接合した部材である。シース１２０は、可撓性を有する先端が閉塞したチューブ管状の部材である。また、シース１２０は、光透過性を有している。説明の便宜上、光ファイバＦ５の中心軸に沿う方向をＺ軸方向とした直交座標系を定義する。

光ファイバＦ５から射出された物体光は、コアレスガラス１１１を透過する間に幾分拡散した後、ＧＲＩＮレンズ１１２に入射する。ＧＲＩＮレンズ１１２は、光を集光させるパワーを有するレンズであり、物体光を収束させつつ射出する。ダイクロイックミラー１１３は、ダイクロイックミラー３０２（図２）と同様、低コヒーレント光の波長域の光（赤外光）は透過させ、レーザ光の波長域の光（可視光）は反射させるよう設計されている。よって、物体光は、ダイクロイックミラー１１３を透過し、直角プリズム１１４に入射する。その後、物体光は反射面１１４ａにおいて直角に偏向される。直角プリズム１１４から射出された物体光は、シース１２０の側壁を透過後、光路上の所定の位置で焦点を結ぶ。また、物体光は、光ファイバＦ５と共に回転する直角プリズム１１４（Ｚ軸まわりに回転する）により、ＸＹ面内で回転走査される。

光ファイバＦ５から射出されたレーザ光は、物体光と同様、コアレスガラス１１１、ＧＲＩＮレンズ１１２を経てダイクロイックミラー１１３に入射する。レーザ光は、ダイクロイックミラー１１３により直角に偏向される。本実施形態では、レーザ光が偏向される方向は、物体光が偏向される方向とは、Ｚ軸方向から見た場合に１８０度異なる方向となるように設計されている。

ダイクロイックミラー１１３により偏向されたレーザ光は、物体光が走査されるＸＹ平面とはＺ軸方向において異なるＸＹ平面内において走査される。シース１２０の内壁において、レーザ光の走査面が交わる位置には、反射部材１２０ａが付されている。図３（ｂ）に示すように、反射部材１２０ａは、シース１２０の内壁に沿った方向の長さがそれぞれ等しく、また、シース１２０の内壁に沿って、それぞれ所定の間隔を置いて設けられている。レーザ光は、走査時、反射部材１２０ａに入射する場合と、シース１２０を透過して生体組織Ｓに入射する場合とがある。反射部材１２０ａに入射した場合のほうが、反射レーザ光の強度が格段に高い。

本実施形態では、光検出器３０４において検出される反射レーザ光の強度の時間的推移から、光偏向部１１０の回転状態（低コヒーレント光の回転走査状態）をモニタすることができる。そして、その結果から、フィードバック制御を用いて、低コヒーレント光の回転走査状態を補正することができる。次に、本実施形態のフィードバック制御について説明する。

本実施形態のフィードバック制御は、コントローラ２０１により実行される。当該制御は、光検出機構３００の光検出器３０４により検出される反射レーザ光の強度パターンに基づく。

図４は、反射レーザ光の強度パターンの模式図であり、縦軸が反射レーザ光の強度、横軸が時間を示す。各ピークＰは、シース１２０内壁の反射部材１２０ａからの反射レーザ光に対応する。隣り合うピークＰ間の時間間隔（例えばピークＰの立ち上がり時の間隔）をＴとする。Ｔのターゲット値（第１アクチュエータ２０５により与えようとする回転速度に対応する値）をＴ１とする。また、下限値（異常に遅い回転速度に対応するＴ）をＴmin（＜Ｔ１）とする。反射部材１２０ａが等間隔に配置されているので、各ピークＰ間のＴが等しければ、レーザ光が等速回転走査されていることを示す。すなわち、低コヒーレント光が一定速度で回転走査されていることを示す。なお、このＴは、信号処理回路２０７において算出される。

図５は、コントローラ２０１によりなされるフィードバック制御を示すフローチャートである。このフィードバック制御は、低コヒーレント光源２０２、レーザ光源２０３、第１アクチュエータ２０５のそれぞれが駆動されている状態で行われるものとする。また、このフローチャートに示す処理は、第１アクチュエータ２０５の駆動中に所定の時間間隔で繰り返されるものとする。

ステップＳ１０１では、コントローラ２０１は信号処理回路２０７からＴの値を取得する。Ｓ１０２では、該取得されたＴの値が、Ｔ＞Ｔ１であるかどうかを判定する。Ｔ＞Ｔ１であれば（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ進む。Ｔ＞Ｔ１でなければ（Ｓ１０２：ＮＯ、すなわちＴ≦Ｔ１）、Ｓ１０４へ進む。

Ｓ１０３では、コントローラ２０１は、第１アクチュエータ２０５に対し、所定量回転速度を下げるように指示する。その後、本処理は一旦終了した後再び開始する。よって、光ファイバＦ５の回転速度は減少すると共に、物体光の走査の回転速度も減少する。

Ｓ１０４では、Ｔの値が、Ｔ＜Ｔ１であるかどうかを判定する。Ｔ＜Ｔ１でなければ（Ｓ１０４：ＮＯ、すなわちＴ＝Ｔ１）、本処理は一旦終了した後再び開始する。Ｔ＜Ｔ１であれば（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ進む。

Ｓ１０５では、Ｔ＜Ｔminであるかどうかを判定する。Ｔ＜Ｔminでなければ（Ｓ１０５：ＮＯ、すなわちＴ≧Ｔmin）、Ｓ１０７へ進む。Ｓ１０７では、コントローラ２０１は、第１アクチュエータ２０５に対し、所定量回転速度を上げるように指示する。その後、本処理は一旦終了した後再び開始する。よって、光ファイバＦ５の回転速度は増加するので、物体光の走査の回転速度も増加する。

Ｓ１０５においてＴ＜Ｔminであれば（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、Ｓ１０６へ進み、第１アクチュエータ２０５に対しその駆動を停止するよう指示を出す。すなわち、光ファイバＦ５の基端部の回転に対し、先端部の回転が異常に遅ければ、光ファイバＦ５のどこかにねじれが生じていること等が考えられるため、すぐさま停止させることで、光ファイバＦ５の破損を防止することができる。Ｓ１０６における第１アクチュエータ２０５の停止後、本処理は終了する。なお、第１アクチュエータ２０５が停止するので、本処理終了後は、このフローは反復されない。

コントローラ２０１における上述のようなフィードバック制御により、光ファイバＦ５の先端付近（光偏向部１１０）の回転速度が基端側の回転速度よりも速い場合には減速され、遅い場合には加速されるので、物体光の回転走査状態を一定且つ所望の回転速度となるように制御できる。また、異常に遅い回転速度の場合には、光ファイバＦ５の回転を停止させることにより、光ファイバＦ５の破損を防止することができる。

なお、上述の説明においては、ピークＰ間の時間間隔Ｔのターゲット値をＴ１としたが、当該ターゲット値は１つの値ではなく、所定の範囲としてもよい。すなわち、所定の範囲をＴＡ〜ＴＢ（ＴＡ＜ＴＢ）とした場合、ＴＢよりもＴの値が大きければ第１アクチュエータ２０５に対し所定量回転速度を下げるよう制御し、ＴＡよりもＴの値が小さければ第２アクチュエータ２０５に対し所定量回転速度を上げるよう制御する。

また、ＯＣＴシステム１では、光検出機構３００において低コヒーレント光の反射光（物体反射光及び参照反射光）と反射レーザ光とを分離するためにダイクロイックミラーを用いる構成としたが、光サーキュレータを用いて、それらの光を分離する構成としてもよい。

本発明のＯＣＴシステム１によれば、光偏向部１１０からレーザ光を射出することにより低コヒーレント光の回転走査状態をモニタすることができるので、シース内に発光ダイオードやフォトダイオードを設ける必要がないため、プローブ径が大きくなることがない。また、低コヒーレント光は全走査範囲においてシースを透過するので、全走査範囲における断層像を取得することができる。また、レーザ光をモニタすることによりフィードバックを行うことで、低コヒーレント光の回転走査状態を補正することができる。

以上の実施形態では、ラジアル走査型のＯＣＴプローブについて説明した。本発明は、リニア走査型のＯＣＴプローブに対しても同様の効果を得ることができる。

図６は、他の実施形態のリニア走査型のＯＣＴプローブ１１００を示す図である。図６において、図３に示すＯＣＴプローブ１００と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。

リニア走査型のＯＣＴプローブ１１００は、例えば上記特許文献１に開示の技術を用いることで実現可能である。具体的には、メイン装置２００のロータリジョイント２０４及び第１アクチュエータ２０５の構成を置換して、光ファイバＦ５を進退移動可能な構成にする。また、光ファイバＦ４の一部をループ状にした弛み防止手段を設ける。また、ダハミラー２０９の位置は、光ファイバＦ５の進退移動にも応じて、制御する。

シース１２０の内壁には、ダイクロイックミラー１１３からのレーザ光の走査ラインに沿って、その走査範囲内において等間隔に反射部材１２０ｂが付されている（各反射部材１２０ｂの当該走査ラインに沿う方向の長さは等しい）。よって、ダイクロイックミラー１１３（光偏向部１１０）の進退移動により、光検出機構３００の光検出器３０４において、反射レーザ光の強度のピークを検出できる。よって、図４に示したような時間間隔Ｔを算出することで、進退移動の状態をモニタすることができる。また、そのモニタ結果から、フィードバック制御により進退移動の状態を補正することができる。また、異常に低い進退移動速度を示せば、光ファイバＦ５に弛み或いは引張が生じていると考えられるので、すぐさま光ファイバＦ５の進退移動を停止することができる。

なお、上述のＯＣＴプローブ１００および１１００においては、シース１２０内壁に反射部材を付すものとしたが、それらは吸収部材であってもよい。この場合、図４に示したような反射レーザ光の強度パターンにおいて、強度が低下する位置間の時間間隔Ｔを算出すればよい。また、それらは塗布するものとしたが、内壁から突出しないように埋め込んでもよいし、シース１２０の外壁に塗布或いは埋め込む構成でもよい。また、複数設けたが、一つであってもよい。また、反射部材と吸収部材を両方設けてもよい。また、レーザ光を用いてその反射強度パターンから低コヒーレント光の回転走査状態をモニタしたが、モニタに用いる光はレーザ光に限定されるものではない。

また、ＯＣＴプローブ１００および１１００においては、光偏向部１１０が物体光を直角に偏向するものとして説明した。しかしながら、光偏向部１１０における偏向角度は、必ずしも９０度（光ファイバＦ５から出射される物体光の光軸に対して）に限定されるものではない。偏向角度の許容範囲は、僅かな誤差程度の範囲のみならず、例えば、９０度から最大約１５度程度傾斜させた範囲（すなわち、偏向角度７５度〜１０５度程度）となる。なお、偏向角度を９０度から傾斜させることで、シース１２０により反射される物体光の不要な反射光が光ファイバＦ５に入射することを防止することができる（物体反射光は物体光と同じ経路で戻る）。当該不要な反射光の防止を考慮した場合の好適な偏向角度の傾斜の範囲は、約５度〜１５度である。

本実施形態のＯＣＴシステムの全体構成図である。光検出機構の構成を示す図である。本実施形態のＯＣＴプローブを示す図である。反射レーザ光の強度パターンを示す図である。フィードバック制御を示すフローチャートである。他の実施形態のＯＣＴプローブを示す図である。

符号の説明

１ＯＣＴシステム
１００，１１００ＯＣＴプローブ
１１０光偏向部
１１３ダイクロイックミラー
１１４直角プリズム
１２０シース
１２０ａ反射部材
２００メイン装置
２０１コントローラ
２０２低コヒーレント光源
２０３レーザ光源
２０４ロータリジョイント
２０５第１アクチュエータ
２０９ダハミラー
２１０第２アクチュエータ
３００光検出機構
３０２ダイクロイックミラー
３０３，３０４光検出器
Ｆ１〜Ｆ７光ファイバ

Claims

少なくとも先端近傍において光透過性を有し、先端が閉塞した管状のシースと、
前記シース内に挿通され、前記シースの先端近傍まで光を導くための光ファイバと、
前記光ファイバに低コヒーレント光を供給する第１の光源と、
前記光ファイバと一体的に構成され、前記光ファイバから射出された低コヒーレント光を前記光ファイバの光軸に対して略垂直に偏向させると共に該低コヒーレント光の反射光を前記光ファイバに導く第１の偏向手段と、
前記第１の偏向手段を回転させて前記低コヒーレント光を回転走査するために、前記光ファイバを回転させる光ファイバ回転駆動手段と、
前記光ファイバにモニタ光を供給する第２の光源と、
前記光ファイバと一体的に構成され、前記光ファイバから射出されたモニタ光を前記低コヒーレント光の偏向位置とは異なる前記光軸上の位置において前記光軸に対して垂直に偏向させると共に該モニタ光の反射光を前記光ファイバに導く第２の偏向手段と、
前記モニタ光の反射光を、前記光ファイバの基端側で検出するモニタ光検出手段と、
を備え、
前記シースの側壁のうち少なくとも前記モニタ光が入射する範囲は前記モニタ光に対して第１の反射率を有し、前記シースの側壁における前記モニタ光が入射する範囲の一部には、前記モニタ光に対して前記第１の反射率とは異なる第２の反射率を有する部分が設けられていることを特徴とするＯＣＴシステム。
前記第２の反射率を有する部分が複数設けられており、
前記第２の反射率を有する部分における前記シースの側壁との境界位置であって、前記光ファイバの回転方向上流側が、前記シースの円周方向に沿って等間隔となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＯＣＴシステム。
前記第２の反射率を有する部分が複数設けられており、
前記第２の反射率を有する部分における前記シースの側壁との境界位置であって、前記光ファイバの回転方向下流側が、前記シースの円周方向に沿って等間隔となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＯＣＴシステム。
前記第２の反射率を有する部分の前記シースの円周方向に沿った長さがそれぞれ等しいことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のＯＣＴシステム。
前記第１の偏向手段および前記第２の偏向手段は、前記低コヒーレント光と前記モニタ光とを、前記光軸からの射出方向がそれぞれ異なる方向に偏向することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のＯＣＴシステム。
前記モニタ光検出手段による検出結果から前記低コヒーレント光の回転走査状態を導き出し、前記低コヒーレント光を正しく回転走査するために、前記光ファイバ回転駆動手段を制御して、前記光ファイバの回転状態を調整する回転状態調整手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のＯＣＴシステム。
前記モニタ光検出手段による検出結果から前記低コヒーレント光の回転走査状態を導き出し、前記低コヒーレント光の回転走査状態が異常を示した場合に、前記光ファイバ回転駆動手段を制御して、前記光ファイバの回転を停止させる回転停止手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のＯＣＴシステム。
少なくとも先端近傍において光透過性を有し、先端が閉塞したシースと、
前記シース内に挿通され、前記シースの先端近傍まで光を導くための光ファイバと、
前記光ファイバに低コヒーレント光を供給する第１の光源と、
前記光ファイバと一体的に構成され、前記光ファイバから射出された低コヒーレント光を前記光ファイバの光軸に対して略垂直に偏向させると共に該低コヒーレント光の反射光を前記光ファイバに導く第１の偏向手段と、
前記第１の偏向手段を進退移動させて前記低コヒーレント光をライン走査するために、前記光ファイバを進退移動させる光ファイバ進退駆動手段と、
前記光ファイバにモニタ光を供給する第２の光源と、
前記光ファイバと一体的に構成され、前記モニタ光を前記光軸に対して垂直に且つ前記光軸からの射出方向が前記低コヒーレント光とは異なる方向に偏向させると共に該モニタ光の反射光を前記光ファイバに導く第２の偏向手段と、
前記モニタ光の反射光を、前記光ファイバの基端側で検出するモニタ光検出手段と、を備え、
前記シースの側壁のうち少なくとも前記モニタ光が入射する範囲は前記モニタ光に対して第１の反射率を有し、前記シースの側壁における前記モニタ光が入射する範囲の一部には、前記モニタ光に対して前記第１の反射率とは異なる第２の反射率を有する部分が設けられていることを特徴とするＯＣＴシステム。
前記第２の反射率を有する部分が複数設けられており、
前記第２の反射率を有する部分における前記シースの側壁との境界位置であって、前記光ファイバの進退移動方向の上側が、前記シースの長手方向において等間隔に配置されていることを特徴とする請求項８に記載のＯＣＴシステム。
前記第２の反射率を有する部分が複数設けられており、
前記第２の反射率を有する部分における前記シースの側壁との境界位置であって、前記光ファイバの進退移動方向の下側が、前記シースの長手方向において等間隔に配置されていることを特徴とする請求項８に記載のＯＣＴシステム。
前記第２の反射率を有する部分の前記シースの長手方向の長さがそれぞれ等しいことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のＯＣＴシステム。
前記光ファイバから射出されたモニタ光を前記低コヒーレント光の偏向位置とは異なる前記光軸上の位置において前記光軸に対して垂直に偏向させることを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれかに記載のＯＣＴシステム。
前記モニタ光検出手段による検出結果から前記低コヒーレント光のライン走査状態を導き出し、前記低コヒーレント光を正しくライン走査するために、前記光ファイバ進退駆動手段を制御して、前記光ファイバの進退移動の状態を調整する進退移動状態調整手段を備えることを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれかに記載のＯＣＴシステム。
前記モニタ光検出手段による検出結果から前記低コヒーレント光のライン走査状態を導き出し、前記低コヒーレント光のライン走査状態が異常を示した場合に、前記光ファイバ進退駆動手段を制御して、前記光ファイバの進退移動を停止させることを特徴とする請求項８から請求項１３のいずれかに記載のＯＣＴシステム。
前記第２の偏向手段は、前記低コヒーレント光を透過させることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれかに記載のＯＣＴシステム。