JP2011196693A - Optical coherence tomographic system and method for taking tomographic image - Google Patents

Optical coherence tomographic system and method for taking tomographic image Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an OCT system for forming tomographic imageS by means of Fourier transformation, using a single photodetector unit.SOLUTION: The rear stage of the interferometer constituting the OCT system is provided with a light pulse time sharing multiplication unit which delays a second binding light pulse (interference light pulse) by a predetermined delay time behind a first binding light pulse (inference light pulse), and subsequently allowing the first binding light pulse to merge with the second binding light pulse to alternately emit the first binding light pulse and the second binding light pulse.

Description

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.

OCTには種々の方式があるが、測定対象の後方散乱光に基づく干渉光の強度をフーリエ変換して断層像を構築する方法が、高速性・高分解能等の点で優れている。   There are various types of OCT, but the method of constructing a tomographic image by Fourier transforming the intensity of interference light based on the backscattered light to be measured is excellent in terms of high speed and high resolution.

特開2006−201087号公報JP 2006-201087 A

しかし、この方法には高速動作する光検出器が2つ必要であり、フーリエ変換により断層像を構築するOCT装置(以下、単にOCT装置と呼ぶ)の複雑化の一因になっている。   However, this method requires two photodetectors that operate at high speed, which contributes to the complexity of an OCT apparatus that constructs a tomographic image by Fourier transform (hereinafter simply referred to as an OCT apparatus).

そこで、本発明の目的は、一つの光検出だけで断層像の撮影を可能とするOCT装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an OCT apparatus that can capture a tomographic image with only one light detection.

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、波数の異なる複数の光パルスを、順次生成する光パルス生成ユニットと、夫々の前記光パルスを参照光パルスと測定光パルスに分岐し、前記測定光パルスを測定対象に照射して後方散乱光パルスを発生させ、前記後方散乱光パルスと前記参照光パルスを結合して第1の結合光パルスと第2の結合光パルスを生成する干渉計ユニットと、前記第1の結合光パルスに対して前記第2の結合光パルスを所定の遅延時間遅らせた後、前記第1の結合光パルスと前記第2の結合光パルスを合流して、前記第1の結合光パルスと前記第2の結合光パルスを交互に出射する光パルス時分割多重化ユニットと、前記光パルス時分割多重化ユニットが交互に出射する前記第1の結合光パルスと前記第2の結合光パルスの強度を順次測定する光パルス強度測定ユニットと、前記光パルス強度測定ユニットが測定した、前記第1の結合光パルスの強度と前記第2の結合光パルスの強度の差をフーリエ変換して、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が提供される。   In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, an optical pulse generating unit that sequentially generates a plurality of optical pulses having different wave numbers, and a reference optical pulse and a measuring light for each of the optical pulses. Branching into pulses, irradiating the object to be measured with the measurement light pulse to generate a backscattered light pulse, and combining the backscattered light pulse and the reference light pulse to form a first combined light pulse and a second combined light An interferometer unit that generates a pulse, and after delaying the second combined light pulse by a predetermined delay time with respect to the first combined light pulse, the first combined light pulse and the second combined light pulse Are combined, and the first combined light pulse and the second combined light pulse are alternately emitted, and the optical pulse time division multiplexing unit alternately emits the first light pulse time division multiplexing unit. The combined light pulse and the first An optical pulse intensity measuring unit for sequentially measuring the intensity of the combined optical pulse, and the difference between the intensity of the first combined optical pulse and the intensity of the second combined optical pulse measured by the optical pulse intensity measuring unit is Fourier transformed. An optical coherence tomography apparatus having a tomogram deriving unit for converting and deriving a tomogram of the measurement object is provided.

本発明によれば、一つの光検出器だけで断層像の撮影を可能とするフーリエ変換OCT装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the Fourier-transform OCT apparatus which can image | photograph a tomogram with only one photodetector can be provided.

2検出器型OCT装置の構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the structure of a 2 detector type | mold OCT apparatus. 可変波長光源が生成するレーザ光の波数(=2π/波長)の時間変化を説明する図である。It is a figure explaining the time change of the wave number (= 2 (pi) / wavelength) of the laser beam which a variable wavelength light source produces | generates. 第1の結合光及び第2の結合光の強度と波数の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the intensity | strength of 1st coupling light and 2nd coupling light, and a wave number. 実施の形態のOCT装置の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the OCT apparatus of embodiment. 光パルス生成ユニットが生成する光パルスの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 intensity | strength of the optical pulse which an optical pulse generation unit produces | generates. 光パルス生成ユニットが生成する光パルスの波数の時間変化を説明する図である。It is a figure explaining the time change of the wave number of the optical pulse which an optical pulse generation unit produces | generates. 光パルス時分割多重化ユニットが出射する光パルスの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 intensity | strength of the optical pulse which an optical pulse time division multiplexing unit radiate | emits. 光パルス時分割多重化ユニットが生成する光パルスの波数の時間変化を説明する図である。It is a figure explaining the time change of the wave number of the optical pulse which an optical pulse time division multiplexing unit produces | generates.

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.

まず、測定対象の後方散乱光に基づく干渉光の強度を2つの光検出器で測定し、この干渉光強度をフーリエ変換して断層像を構築するOCT装置(以下、2検出器型OCTと呼ぶ)を説明する。図1は、2検出器型OCT装置2の構成を説明する概略図である。尚、説明を簡単にするため、1次元断層像を撮影する場合について説明する。   First, the intensity of interference light based on the backscattered light to be measured is measured by two photodetectors, and the OCT apparatus that constructs a tomographic image by Fourier transforming the interference light intensity (hereinafter referred to as a two-detector type OCT). ). FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of a two-detector OCT apparatus 2. In order to simplify the description, a case where a one-dimensional tomographic image is captured will be described.

このOCT装置2は、図1に示すように、可変波長光源4と、可変波長光源4が生成する光が入射する干渉計ユニット6を有している。また、OCT装置2は、干渉計ユニット6が生成する干渉光の強度を測定する干渉光強度測定ユニット8と、干渉光強度測定ユニット8が測定した干渉光強度をフーリエ変換して、測定対象の断層像を構築する断層像導出ユニット10を有している。   As shown in FIG. 1, the OCT apparatus 2 includes a variable wavelength light source 4 and an interferometer unit 6 on which light generated by the variable wavelength light source 4 enters. In addition, the OCT apparatus 2 performs an Fourier transform of the interference light intensity measurement unit 8 that measures the intensity of the interference light generated by the interferometer unit 6 and the interference light intensity measured by the interference light intensity measurement unit 8, and It has a tomographic image deriving unit 10 for constructing a tomographic image.

図2は、可変波長光源4が生成するレーザ光の波数(=2π/波長)の時間変化を説明する図である。図2の横軸は、時間である。図2の縦軸は、波数である。図2に示すように、可変波長光源4の生成するレーザ光の波数は、所定の波数間隔Δkで増加(又は減少)する。   FIG. 2 is a diagram for explaining the time change of the wave number (= 2π / wavelength) of the laser light generated by the variable wavelength light source 4. The horizontal axis in FIG. 2 is time. The vertical axis in FIG. 2 is the wave number. As shown in FIG. 2, the wave number of the laser light generated by the variable wavelength light source 4 increases (or decreases) at a predetermined wave number interval Δk.

干渉計ユニット6は、図1に示すように、可変波長光源4が生成したレーザ光12を測定光14と参照光16に分岐する光分岐器18(例えば、方向性結合器)を有している。また、干渉計ユニット6は、測定光16を測定対象20に照射し且つ測定光16が測定対象20により後方散乱されて発生した後方散乱光22を補足する光照射/補足ユニット25を有している。また、干渉計ユニット6は、参照光14と後方散乱光22を結合して第1の結合光24と第2の結合光26を出射する光結合器28(例えば、分岐比が1:1の方向性結合器)を有している。   As shown in FIG. 1, the interferometer unit 6 includes an optical splitter 18 (for example, a directional coupler) that branches the laser beam 12 generated by the variable wavelength light source 4 into the measuring beam 14 and the reference beam 16. Yes. Further, the interferometer unit 6 includes a light irradiation / supplementation unit 25 that irradiates the measurement light 16 onto the measurement object 20 and supplements the backscattered light 22 generated by the measurement light 16 being backscattered by the measurement object 20. Yes. In addition, the interferometer unit 6 combines the reference light 14 and the backscattered light 22 to emit the first combined light 24 and the second combined light 26 (for example, the branching ratio is 1: 1). A directional coupler).

光結合器28が出射する第1の結合光24及び第2の結合光26は、後方散乱光22と参照光14が結合した干渉光である。これら第1の結合光24と第2の結合光26の強度の時間変化は、後述するように、位相がπずれている。   The first combined light 24 and the second combined light 26 emitted from the optical coupler 28 are interference light in which the backscattered light 22 and the reference light 14 are combined. As described later, the phases of the intensity changes of the first coupled light 24 and the second coupled light 26 are shifted by π.

光パルス強度測定ユニット8は、第1の結合光24の強度に対応する信号(例えば、光電流)を出力する第1の光検知器32(例えば、pinフォトレジストダイオード)と、第2の結合光26の強度に対応する信号(例えば、光電流)を出力する第2の光検知器34(例えば、pinフォトレジストダイオード)とを有している。また、光パルス強度測定ユニット8は、第1の光検知器32の出力と第2の光検知器34の出力の差を増幅する差動増幅器36を有している。また、光パルス強度測定ユニット8は、差動増幅器36の出力をアナログデジタル変換するAD変換器38を有している。以上により、光パルス強度測定ユニット8は、第1の結合光24と第2の結合光26の強度の差を測定する。   The optical pulse intensity measurement unit 8 includes a first photodetector 32 (eg, a pin photoresist diode) that outputs a signal (eg, photocurrent) corresponding to the intensity of the first coupled light 24, and a second coupling. A second photodetector 34 (for example, a pin photoresist diode) that outputs a signal (for example, a photocurrent) corresponding to the intensity of the light 26; The optical pulse intensity measuring unit 8 has a differential amplifier 36 that amplifies the difference between the output of the first photodetector 32 and the output of the second photodetector 34. The optical pulse intensity measurement unit 8 includes an AD converter 38 that performs analog-digital conversion on the output of the differential amplifier 36. As described above, the optical pulse intensity measurement unit 8 measures the difference in intensity between the first combined light 24 and the second combined light 26.

断層像導出ユニット10(例えば、OCT装置2を動作させるプログラムがロードされたパーソナルコンピュータ)は、光パルス強度測定ユニット8が測定した、第1の結合光24と第2の結合光26の強度の差を波数に関してフーリエ変換して、その絶対値(または、その2乗)を算出する。この絶対値は位置座標の関数であり、測定対象の後方散乱光の強度の深さ方向分布すなわち1次元断層像を表している。   The tomographic image deriving unit 10 (for example, a personal computer loaded with a program for operating the OCT apparatus 2) has the intensity of the first combined light 24 and the second combined light 26 measured by the optical pulse intensity measuring unit 8. The difference is Fourier transformed with respect to the wave number, and its absolute value (or its square) is calculated. This absolute value is a function of position coordinates, and represents a depth direction distribution of the intensity of backscattered light to be measured, that is, a one-dimensional tomographic image.

以上のように、2光検出器型OCT装置は、位相がπずれた2つ干渉光の強度差を2つの光検出32,34で測定し、この強度差をフーリエ変換して断層像を構築する。このように位相がπずれた2つ干渉光の強度差をフーリエ変換することで、断層像のS/N比(signal to noise ratio)を改善することができる。   As described above, the two-detector-type OCT apparatus measures the intensity difference between two interference lights whose phases are shifted by π with the two light detections 32 and 34, and constructs a tomographic image by Fourier transforming the intensity difference. To do. Thus, the S / N ratio (signal to noise ratio) of the tomographic image can be improved by Fourier-transforming the intensity difference between the two interference lights whose phases are shifted by π.

尚、上記各光学部材は、図1に実線で示した光ファイバーにより接続されている。また、測定光16が伝搬する光ファイバーと後方散乱光22が伝搬する光ファイバーは、光照射/補足ユニット25の光サーキュレータ30により、測定対象20に至る光路に接続されている。   Each optical member is connected by an optical fiber indicated by a solid line in FIG. Further, the optical fiber through which the measurement light 16 propagates and the optical fiber through which the backscattered light 22 propagates are connected to the optical path to the measurement target 20 by the optical circulator 30 of the light irradiation / supplementation unit 25.

以下、位相がπずれた干渉光の強度差をフーリエ変換することで断層像のS/N比が改善される理由を説明する。尚、説明を簡単にするため、測定対象20は光反射面(または、後方散乱面)を一つだけ有するとする。   Hereinafter, the reason why the S / N ratio of the tomographic image is improved by Fourier transforming the intensity difference of the interference light whose phase is shifted by π will be described. For simplicity of explanation, it is assumed that the measuring object 20 has only one light reflecting surface (or back scattering surface).

図3は、第1の結合光24及び第2の結合光26の強度と波数の関係を説明する図である。縦軸は、第1の結合光24及び第2の結合光26の強度(パワー)である。横軸は、第1の結合光24及び第2の結合光26の波数である。上述したように、可変波長光源4の生成するレーザ光の波数は、所定の波数間隔Δkずつ増加(又は、減少)する。この波数間隔Δkは、波数の走査範囲に比べ十分に狭い。従って、夫々の結合光の強度は、図3に示すように、略連続的に変化する。   FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the intensity and the wave number of the first coupled light 24 and the second coupled light 26. The vertical axis represents the intensity (power) of the first combined light 24 and the second combined light 26. The horizontal axis represents the wave numbers of the first coupled light 24 and the second coupled light 26. As described above, the wave number of the laser light generated by the variable wavelength light source 4 increases (or decreases) by a predetermined wave number interval Δk. This wave number interval Δk is sufficiently narrower than the wave number scanning range. Therefore, the intensity of each coupled light changes substantially continuously as shown in FIG.

図3に示すように、第1の結合光24の光強度40及び第2の結合光26の強度42は、波数に対して余弦関数として変化する振動成分と直流成分を有している。ここで、第1の結合光24の振動成分44と第2の結合光26の振動成分46は、位相がπずれている。一方、第1の結合光の直流成分と第2の結合光の直流成分は等しい。従って、第1の結合光24の強度40から第2の結合光26の強度42を差し引くと、直流成分は取り除かれ、振動成分は2倍になる。これにより、直流成分に伴う雑音は取り除かれ、一方、振動成分すなわち信号強度は2倍になるので、断層像のS/N比(signal to noise ratio)が向上する。   As shown in FIG. 3, the light intensity 40 of the first coupled light 24 and the intensity 42 of the second coupled light 26 have a vibration component and a direct current component that change as a cosine function with respect to the wave number. Here, the vibration component 44 of the first coupled light 24 and the vibration component 46 of the second coupled light 26 are shifted in phase by π. On the other hand, the direct current component of the first coupled light and the direct current component of the second coupled light are equal. Accordingly, when the intensity 42 of the second coupled light 26 is subtracted from the intensity 40 of the first coupled light 24, the DC component is removed and the vibration component is doubled. As a result, noise associated with the DC component is removed, while the vibration component, that is, the signal intensity is doubled, so that the S / N ratio (signal to noise ratio) of the tomographic image is improved.

尚、干渉光の振動成分44,46の強度の平方根は、後方散乱光の強度に比例している。また、干渉光の振動成分44,46の周期は、測定対象20の表面からの深さ(正確には、測定光16と後方散乱光22の光路長の和と参照光14の光路長の差)に反比例している。従って、この振動成分44,46を波数に関してフーリエ変換しその絶対値を導出することで、測定対象20の深さ方向の後方散乱強度の分布を得ることができる(特許文献1)。   The square root of the intensity of the vibration components 44 and 46 of the interference light is proportional to the intensity of the backscattered light. Further, the period of the vibration components 44 and 46 of the interference light is the depth from the surface of the measurement target 20 (more precisely, the difference between the sum of the optical path lengths of the measurement light 16 and the backscattered light 22 and the optical path length of the reference light 14). ) In inverse proportion. Therefore, the distribution of the backscattering intensity in the depth direction of the measuring object 20 can be obtained by Fourier transforming the vibration components 44 and 46 with respect to the wave number and deriving the absolute value thereof (Patent Document 1).

(1)装置構成
図4は、本実施の形態のOCT装置48の構成を説明する図である。
(1) Device Configuration FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of the OCT device 48 of the present embodiment.

本実施の形態のOCT装置48は、図4に示すように、光パルス生成ユニット50と、干渉計ユニット52と、光パルス時分割多重化ユニット54と、光パルス強度測定ユニット56と、断層像導出ユニット58を有している。尚、図4の各光学部材(光パルス生成ユニット50と光パルス強度測定ユニット56を含む)は、実線で示す光ファイバーにより接続されている。   As shown in FIG. 4, the OCT apparatus 48 of the present embodiment includes an optical pulse generation unit 50, an interferometer unit 52, an optical pulse time division multiplexing unit 54, an optical pulse intensity measurement unit 56, and a tomographic image. A derivation unit 58 is provided. Each optical member in FIG. 4 (including the optical pulse generation unit 50 and the optical pulse intensity measurement unit 56) is connected by an optical fiber indicated by a solid line.

(i)光パルス生成ユニット
光パルス生成ユニット50は、例えば、SSG-DBRレーザ(Super Structure Grating-Distributed Bragg Reflector Laser;超周期構造回折格子波長可変レーザ)とその駆動ユニットを有する装置である。光パルス生成ユニット50は、断層像導出ユニット58の命令60に応答してこのSSG-DBRレーザを駆動し、光パルスを生成する。
(i) Optical Pulse Generation Unit The optical pulse generation unit 50 is an apparatus having, for example, an SSG-DBR laser (Super Structure Grating-Distributed Bragg Reflector Laser) and a drive unit thereof. The optical pulse generation unit 50 drives this SSG-DBR laser in response to the command 60 of the tomographic image deriving unit 58 to generate an optical pulse.

図5は、光パルス生成ユニット50が生成する光パルスの強度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(パワー)である。図6は、光パルス生成ユニット50が生成する光パルスの波数の時間変化を説明する図である。横軸は時間である。縦軸は波数である。   FIG. 5 is a diagram for explaining the temporal change in the intensity of the optical pulse generated by the optical pulse generation unit 50. The horizontal axis is time. The vertical axis represents the light intensity (power). FIG. 6 is a diagram for explaining the time change of the wave number of the optical pulse generated by the optical pulse generation unit 50. The horizontal axis is time. The vertical axis is the wave number.

図5及び6に示すように、光パルス生成ユニット50は、所定の時間Tpが経過するごとに、波数が所定の波数間隔Δkずつ増加(又は減少)する光パルス62を生成する。すなわち、光パルス生成ユニット50は、所定の波数間隔Δkを有する複数の光パルスを、所定の時間Tp(以下、光パルスの時間間隔と呼ぶ)を隔てて順次生成する。ここで、光パルス62の時間間隔Tpは、例えば、光パルスの時間幅PW(半値全幅;以下、光パルス時間幅と呼ぶ)の2倍である。   As shown in FIGS. 5 and 6, the optical pulse generation unit 50 generates an optical pulse 62 in which the wave number increases (or decreases) by a predetermined wave number interval Δk every time a predetermined time Tp elapses. That is, the optical pulse generation unit 50 sequentially generates a plurality of optical pulses having a predetermined wave number interval Δk with a predetermined time Tp (hereinafter referred to as an optical pulse time interval). Here, the time interval Tp of the optical pulse 62 is, for example, twice the time width PW of the optical pulse (full width at half maximum; hereinafter referred to as the optical pulse time width).

所定の波数範囲を走査し終えると、光パルス生成ユニット50は、断層像導出ユニット58の命令60にしたがって波数走査を再開する。1回の波数走査は、後述するように、測定光パルスの照射位置が少しずつ移動するたびに繰り返される。   When the scanning of the predetermined wave number range is completed, the optical pulse generation unit 50 resumes the wave number scanning in accordance with the command 60 of the tomogram deriving unit 58. One wave number scanning is repeated each time the irradiation position of the measurement light pulse moves little by little, as will be described later.

ここで、光パルス62の強度は、波数に依らず一定であることが好ましい。また、光パルス62の時間間隔Tpは、光パルス時間幅PWの2倍が最も好ましい。これは、この場合に、光パルス時分割多重化ユニット54による多重化後の光パルス列が最も密になるからである。但し、光パルス62の時間間隔Tpは、光パルス時間幅PWの2倍以上であってもよい。この場合、光パルス62の時間間隔Tpは、光パルス時間幅PWの3倍以内が好ましい。これは、多重化後の光パルスが疎になり過ぎないようにするためである。   Here, the intensity of the optical pulse 62 is preferably constant regardless of the wave number. The time interval Tp of the optical pulse 62 is most preferably twice the optical pulse time width PW. This is because in this case, the optical pulse train multiplexed by the optical pulse time division multiplexing unit 54 is the densest. However, the time interval Tp of the optical pulse 62 may be twice or more the optical pulse time width PW. In this case, the time interval Tp of the optical pulse 62 is preferably within 3 times the optical pulse time width PW. This is to prevent the multiplexed light pulses from becoming too sparse.

また、波数の走査範囲は、波長換算で、例えば1570nmから1610nmである。Δkは、波長換算で、例えば0.01nmである。光パルスの時間間隔Tpは、例えば、1.0μsである。光パルス時間幅PWは、例えば、0.5μsである。   The wave number scanning range is, for example, 1570 nm to 1610 nm in terms of wavelength. Δk is, for example, 0.01 nm in terms of wavelength. The time interval Tp of the optical pulse is 1.0 μs, for example. The optical pulse time width PW is, for example, 0.5 μs.

本実施の形態では、光パルス62の波数間隔Δkは一定である。しかし、波数間隔Δkが、多少変動しても断層像を構築することはできる。或いは、波数が所々抜けていても、断層像を構築することはできる。このような光パルスを順次生成する光パルス生成ユニットによっても、OCT装置48を構成することができる。但し、波数の変動や抜けが大きいと、断層像は不明瞭になる。   In the present embodiment, the wave number interval Δk of the optical pulse 62 is constant. However, a tomographic image can be constructed even if the wave number interval Δk varies somewhat. Alternatively, a tomographic image can be constructed even if the wave number is missing. The OCT apparatus 48 can also be configured by an optical pulse generation unit that sequentially generates such optical pulses. However, if the wave number fluctuates or falls out, the tomographic image becomes unclear.

(ii)干渉計ユニット
干渉計ユニット52は、図4に示すように、光パルス62を測定光パルス64と参照光パルス66に分岐する光分岐器68(optical splitter)を有している。また、干渉計ユニット52は、測定光パルス64を測定対象20(例えば、網膜、前眼部、内蔵の内壁等)に照射し且つ測定光パルスが測定対象20により後方散乱されて発生した後方散乱光パルス70を補足する光パルス照射/補足ユニット72を有している。また、干渉計ユニット52は、参照光パルス66が伝搬する光路の光学長を調整する光遅延ユニット88を有している。更に、干渉計ユニット52は、遅延ユニット88により光学長を調整された参照光パルス66aと後方散乱光パルス70を結合して第1の結合光パルス95と第2の結合光パルス97を生成する第1の光結合器69を有している。
(ii) Interferometer unit The interferometer unit 52 includes an optical splitter 68 (optical splitter) that branches the optical pulse 62 into a measurement optical pulse 64 and a reference optical pulse 66, as shown in FIG. Further, the interferometer unit 52 irradiates the measurement light pulse 64 to the measurement object 20 (for example, the retina, the anterior eye part, the built-in inner wall, etc.) and the backscattering generated by the measurement light pulse being backscattered by the measurement object 20. A light pulse irradiation / capture unit 72 for supplementing the light pulse 70 is included. The interferometer unit 52 has an optical delay unit 88 that adjusts the optical length of the optical path through which the reference light pulse 66 propagates. Further, the interferometer unit 52 combines the reference light pulse 66 a whose optical length is adjusted by the delay unit 88 and the backscattered light pulse 70 to generate the first combined light pulse 95 and the second combined light pulse 97. A first optical coupler 69 is included.

―光分岐器―
光分岐器68は、例えば方向性結合器である。光分岐器68の分岐比は、例えば90%(測定光パルス側)及び10%(参照光パルス側)である。
-Optical splitter-
The optical splitter 68 is, for example, a directional coupler. The branching ratio of the optical splitter 68 is, for example, 90% (measurement light pulse side) and 10% (reference light pulse side).

―光照射/補足ユニット―
光照射/補足ユニット72は、図4に示すように、光分岐器68により分岐され光入射口81aに入射した測定光パルス64を、光入出射口81bから出射する第1の光サーキュレータ80を有している。
―Light irradiation / supplementary unit―
As shown in FIG. 4, the light irradiation / supplementing unit 72 includes a first optical circulator 80 that emits the measurement light pulse 64 branched by the light splitter 68 and incident on the light incident port 81a from the light incident / exit port 81b. Have.

また、光照射/補足ユニット72は、第1のサーキュレータ80の光入出射口81bから出射した測定光パルスを平行光線に変換するコリメータレンズ82を有している。また、光照射/補足ユニット72は、この平行光線を偏向するガルバノミラー84と、偏向した平行光線を集光して測定対象20に照射するフォーカシングレンズ86を有している。   Further, the light irradiation / supplementation unit 72 has a collimator lens 82 for converting the measurement light pulse emitted from the light incident / exit port 81b of the first circulator 80 into a parallel light beam. Further, the light irradiation / supplementing unit 72 has a galvanometer mirror 84 that deflects the parallel light beam and a focusing lens 86 that collects the deflected parallel light beam and irradiates the measurement target 20.

ガルバノミラー84は、断層像導出ユニット58の命令に応答して、集光された平行光線(測定光パルス)の照射位置を測定対象20上の直線に沿って移動させる。このガルバノミラー84は、光パルス生成ユニット50が所定の波数範囲を走査している間は、照射位置を移動させない。そして、波数走査が1回終わるごとに、照射位置を上記直線の沿って一方向に僅かに移動させる。すなわち、ガルバノミラー84は、測定光パルスの照射位置を走査する。   In response to a command from the tomographic image deriving unit 58, the galvanometer mirror 84 moves the irradiation position of the collected parallel light beam (measurement light pulse) along a straight line on the measurement target 20. The galvanometer mirror 84 does not move the irradiation position while the optical pulse generation unit 50 scans a predetermined wave number range. Then, every time wave number scanning is completed, the irradiation position is slightly moved in one direction along the straight line. That is, the galvanometer mirror 84 scans the irradiation position of the measurement light pulse.

測定対象20に照射された測定光パルスは、その一部が後方散乱されて、後方散乱光パルスになる。この後方散乱光パルスは、フォーカシングレンズ86に入射し、その後測定光パルスが進んで来た光路を逆行して、第1の光サーキュレータ80の光入出射口81bに入射し、第1の光サーキュレータ80の光出射口81cから出射する。   A part of the measurement light pulse irradiated to the measurement object 20 is backscattered to become a backscattered light pulse. The backscattered light pulse enters the focusing lens 86, then travels backward in the optical path along which the measurement light pulse has traveled, and enters the light incident / exit port 81 b of the first optical circulator 80. The light exits from 80 light exit ports 81c.

以上の構成により、光照射/補足ユニット72は、測定光パルス64を測定対象20(例えば、網膜、前眼部、内蔵の内壁等)に照射し且つ測定光パルスが測定対象20により後方散乱されて発生した後方散乱光パルス70を補足する。そして、光照射/補足ユニット72は、この動作を測定対象20の表面上の直線に沿って繰り返す。   With the above configuration, the light irradiation / supplementing unit 72 irradiates the measurement light pulse 64 to the measurement object 20 (for example, the retina, the anterior eye portion, the built-in inner wall, etc.), and the measurement light pulse is backscattered by the measurement object 20. The backscattered light pulse 70 generated in this way is supplemented. The light irradiation / supplementing unit 72 repeats this operation along a straight line on the surface of the measurement target 20.

―光遅延ユニット―
光遅延ユニット88は、図4に示すように、光分岐器68により分岐され光入射口91aに入射した参照光パルス66を、光入出射口91bから出射させる第2の光サーキュレータ90を有している。また、光遅延ユニット88は、第2のサーキュレータ90の光入出射口91bから出射した参照光パルス66を平行光線に変換するコリメータレンズ82aを有している。また、光遅延ユニット88は、この平行光線(参照光パルス)を集光して参照ミラー92に照射するフォーカシングレンズ86aを有している。ここで、参照ミラー92は、平行光線(参照光パルス)の進行方向の前後に移動可能な可能ミラーである。
―Optical delay unit―
As shown in FIG. 4, the optical delay unit 88 includes a second optical circulator 90 that emits the reference light pulse 66 branched by the optical splitter 68 and incident on the light incident port 91a from the light incident / exit port 91b. ing. The optical delay unit 88 also has a collimator lens 82a that converts the reference light pulse 66 emitted from the light incident / exit port 91b of the second circulator 90 into a parallel light beam. Further, the optical delay unit 88 has a focusing lens 86 a that collects the parallel light beam (reference light pulse) and irradiates the reference mirror 92. Here, the reference mirror 92 is a movable mirror that can move back and forth in the traveling direction of the parallel light beam (reference light pulse).

参照ミラー92に照射された参照光パルスは、参照ミラー92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86aに再入射する。その後、参照光パルスは、進行して来た光路を逆行して、第2の光サーキュレータ90の光入出射口91bに入射し、第2の光サーキュレータ90の光出射口91cから出射する。   The reference light pulse applied to the reference mirror 92 is reflected by the reference mirror 92, reverses the traveling direction, and reenters the focusing lens 86a. Thereafter, the reference light pulse travels backward along the traveling optical path, enters the light incident / exit port 91b of the second optical circulator 90, and exits from the light exit port 91c of the second optical circulator 90.

従って、上記平行光の進行方向に沿って参照ミラー92を移動させることで、参照光パルス66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ことができる。本実施の形態では、参照光路の光学長が、測定光パルス64の光路と後方散乱光パルス70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92の位置を調整する。尚、参照光路を構成する光ファイバーの長さを予め調整しておくことで、光遅延ユニット88を省略することができる(図1参照)。   Therefore, the optical length of the optical path of the reference light pulse 66 (hereinafter referred to as the reference optical path) can be adjusted to a desired length by moving the reference mirror 92 along the traveling direction of the parallel light. In the present embodiment, the reference mirror 92 is configured such that the optical length of the reference optical path 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 64 and the optical path of the backscattered light pulse 70. Adjust the position. In addition, the optical delay unit 88 can be omitted by adjusting the length of the optical fiber constituting the reference optical path in advance (see FIG. 1).

―光結合器―
第1の光結合器69は、例えば方向性結合器である。この方向性結合器の分岐比は、50:50である。従って、第1の結合光パルス95と第2の結合光パルス97の強度差は、図1を参照して説明した2光検出器型OCT装置2と同様、参照光路と測定光路の光学長の差と波数の積の余弦関数に比例する(特許文献1)。
―Optical coupler―
The first optical coupler 69 is, for example, a directional coupler. The branching ratio of this directional coupler is 50:50. Therefore, the difference in intensity between the first combined light pulse 95 and the second combined light pulse 97 is similar to the optical length of the reference optical path and the measurement optical path as in the two-detector type OCT apparatus 2 described with reference to FIG. It is proportional to the cosine function of the product of the difference and the wave number (Patent Document 1).

以上の構成により、干渉計ユニット52は、夫々の光パルス62を参照光パルス66と測定光パルス64に分岐し、測定光パルスを測定対象20に照射して後方散乱光パルス70を発生させる。更に、干渉計ユニット52は、後方散乱光70と参照光パルス66aを結合して第1の結合光パルス95と第2の結合光パルス97を生成する。   With the above configuration, the interferometer unit 52 branches each light pulse 62 into a reference light pulse 66 and a measurement light pulse 64, and irradiates the measurement light pulse 20 to the measurement object 20 to generate a backscattered light pulse 70. Further, the interferometer unit 52 combines the backscattered light 70 and the reference light pulse 66 a to generate a first combined light pulse 95 and a second combined light pulse 97.

尚、本実施の形態では、光分岐器68及び第1の光結合器69として、方向性結合器を用いている。しかし、光分岐器68及び第1の光結合器69としては、例えば、多モード干渉導波路(Multi Mode Interference)などの他の光分岐結合器を用いてもよい。   In the present embodiment, directional couplers are used as the optical splitter 68 and the first optical coupler 69. However, as the optical splitter 68 and the first optical coupler 69, for example, another optical branch coupler such as a multi-mode interference waveguide may be used.

(iii)光パルス時分割多重化ユニット
光パルス時分割多重化ユニット54は、図4に示すように、第1の結合光パルス95を伝播させる第1の光路94と、第2の結合光パルスを97伝播させる第2の光路96を有している。また、光パルス時分割多重化ユニット54は、第1の光路94を伝播した第1の結合光パルス95と、第2の光路96を伝播した第2の結合光パルス97を合流する第2の光結合器98を有している。
(Iii) Optical Pulse Time Division Multiplexing Unit As shown in FIG. 4, the optical pulse time division multiplexing unit 54 includes a first optical path 94 for propagating the first combined optical pulse 95, and a second combined optical pulse. Has a second optical path 96 for propagating 97. Further, the optical pulse time division multiplexing unit 54 combines the first combined light pulse 95 propagated through the first optical path 94 and the second combined light pulse 97 propagated through the second optical path 96. An optical coupler 98 is provided.

ここで、第2の光路96の光学長は、第1の光路94の光学長より長くなっている。従って、第2の光路96は、第1の結合光95に対して第2の結合光97を、第2の光路96と第1の光路94の光学長の差ΔLに相当する遅延時間遅らせる。本実施の形態では、この遅延時間(第2の結合光パルス97の遅延時間)が、光パルス62の光パルス時間幅PW(=第1の結合光パルス95の光パルス時間幅=第2の結合光パルス97の光パルス時間幅)に等しくなっている。   Here, the optical length of the second optical path 96 is longer than the optical length of the first optical path 94. Therefore, the second optical path 96 delays the second combined light 97 with respect to the first combined light 95 by a delay time corresponding to the difference ΔL in optical length between the second optical path 96 and the first optical path 94. In the present embodiment, this delay time (the delay time of the second combined light pulse 97) is the light pulse time width PW of the light pulse 62 (= the light pulse time width of the first combined light pulse 95). It is equal to the optical pulse time width of the combined optical pulse 97.

図7は、光パルス時分割多重化ユニット54が出射する光パルスの強度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(パワー)である。   FIG. 7 is a diagram for explaining the temporal change of the intensity of the optical pulse emitted from the optical pulse time division multiplexing unit 54. The horizontal axis is time. The vertical axis represents the light intensity (power).

上述したように、光パルス62の時間間隔Tpは、光パルス62の光パルス時間幅PWの2倍になっている。また、第2の結合光パルス97の遅延時間Δtは、上述したように、光パルス62の光パルス時間幅PWに等しくなっている。従って、光パルス時分割多重化ユニット54は、図7に示すように、第1の結合光パルス95と第2の結合光パルス97を交互に出射する。   As described above, the time interval Tp of the optical pulse 62 is twice the optical pulse time width PW of the optical pulse 62. In addition, the delay time Δt of the second combined light pulse 97 is equal to the light pulse time width PW of the light pulse 62 as described above. Therefore, the optical pulse time division multiplexing unit 54 alternately emits the first combined light pulse 95 and the second combined light pulse 97 as shown in FIG.

図8は、光パルス時分割多重化ユニット54が生成する光パルスの波数の時間変化を説明する図である。横軸は時間である。縦軸は波数である。図8の実線100は、第1の結合光パルス95の波数である。図8の波線102は、第2の結合光パルス97の波数である。図8に示すように、光パルス時分割多重化ユニット54は、同じ波数を有する第1の結合光パルス95と第2の結合光パルス97をこの順番で出射した後、次の波数を有する第1の結合光パルス95と第2の結合光パルス97を再びこの順番で出射する。   FIG. 8 is a diagram for explaining the time change of the wave number of the optical pulse generated by the optical pulse time division multiplexing unit 54. The horizontal axis is time. The vertical axis is the wave number. A solid line 100 in FIG. 8 represents the wave number of the first combined light pulse 95. The wavy line 102 in FIG. 8 is the wave number of the second combined light pulse 97. As shown in FIG. 8, the optical pulse time division multiplexing unit 54 emits the first combined optical pulse 95 and the second combined optical pulse 97 having the same wave number in this order, and then has the next wave number. The first combined light pulse 95 and the second combined light pulse 97 are emitted again in this order.

以上のように、光パルス時分割多重化ユニット54は、第1の結合光パルス95に対して第2の結合光パルス97を所定の遅延時間Δt遅らせた後、第1の結合光パルス95と第2の結合光パルス97を合流して、第1の結合光パルス95と第2の結合光パルス97を交互に出射する。   As described above, the optical pulse time division multiplexing unit 54 delays the second combined optical pulse 97 with respect to the first combined optical pulse 95 by a predetermined delay time Δt, The second combined light pulse 97 is merged, and the first combined light pulse 95 and the second combined light pulse 97 are emitted alternately.

以上の例では、光パルスの時間間隔Tpが光パルス時間幅PWの2倍であり、第2の結合光パルス97の遅延時間Δtが光パルス62の光パルス時間PWに等しくなっている。しかし、遅延時間Δtは、光パルス62の光パルス時間幅PW以上で且つ光パルス時間幅PWとの和が光パルス62の時間間隔Tp以下であってもよい。このような場合にも、第2の光結合器98により合流した、第1の結合光パルス95と第2の結合光パルス97は、互いに重ならずに、第2の結合器98を交互に出射する。   In the above example, the optical pulse time interval Tp is twice the optical pulse time width PW, and the delay time Δt of the second combined optical pulse 97 is equal to the optical pulse time PW of the optical pulse 62. However, the delay time Δt may be not less than the optical pulse time width PW of the optical pulse 62 and the sum of the delay time Δt and the optical pulse time width PW may be not more than the time interval Tp of the optical pulse 62. Even in such a case, the first combined light pulse 95 and the second combined light pulse 97 combined by the second optical coupler 98 do not overlap each other, and the second coupler 98 is alternately switched. Exit.

(iv)光パルス強度測定ユニット
光パルス強度測定ユニット56は、図4に示すように、一つの光検出器104(例えば、pinフォトダイオード)と、この光検出器104の出力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106(以下、高速AD変換ユニットと呼ぶ)を有している。
(Iv) Optical Pulse Intensity Measurement Unit As shown in FIG. 4, the optical pulse intensity measurement unit 56 converts one optical detector 104 (for example, a pin photodiode) and the output of the optical detector 104 into an analog-digital converter ( A high-speed analog-to-digital conversion unit 106 (hereinafter referred to as a high-speed AD conversion unit) for recording by recording (hereinafter referred to as AD conversion) is provided.

ここで、高速AD変換ユニット106は、光検出器104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)108と、AD変換機108が変換したデジタル信号を記録するメモリユニット110(例えば、Random Access Memory)を有している。   Here, the high-speed AD conversion unit 106 is an analog-digital converter (hereinafter referred to as an AD converter) 108 for AD-converting the output of the photodetector 104, and a digital signal converted by the AD converter 108. A memory unit 110 (for example, Random Access Memory) for recording is included.

以上の構成により、光パルス強度測定ユニット56は、光パルス時分割多重化ユニット54が交互に出射する第1の結合光パルス95と第2の結合光パルス97の強度を順次測定し記録する。   With the above configuration, the optical pulse intensity measurement unit 56 sequentially measures and records the intensities of the first combined light pulse 95 and the second combined light pulse 97 emitted alternately by the optical pulse time division multiplexing unit 54.

(v)断層像導出ユニット
断層像導出ユニット58は、コンピュータ59であって、図4に示すように、CPU(Central Processing Unit)112と、主記憶装置(例えば、Random Access Memory)114と、OCT装置48を動作させるプログラム(以下、測定プログラムと呼ぶ)が記録された補助記憶装置116(磁気ディスク等)を有する。
(V) Tomographic image deriving unit The tomographic image deriving unit 58 is a computer 59, and as shown in FIG. 4, a CPU (Central Processing Unit) 112, a main storage device (for example, Random Access Memory) 114, and an OCT It has an auxiliary storage device 116 (such as a magnetic disk) in which a program for operating the device 48 (hereinafter referred to as a measurement program) is recorded.

断層像導出ユニット58を動作させるためには、まず、補助記憶装置116から主記憶装置114に測定プログラムをロードする。これによりコンピュータ59は、CPU112が、主記憶装置114中の測定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110内の測定プログラムを実行することで)、他の装置(光パルス生成ユニット50等)を制御し且つ測定データに基づいて断層像を導出する演算制御装置になる。   In order to operate the tomographic image deriving unit 58, first, a measurement program is loaded from the auxiliary storage device 116 to the main storage device 114. As a result, the computer 59 causes the CPU 112 to respond to an instruction of the measurement program in the main storage device 114 (that is, by executing the measurement program in the main storage device 110), and to another device (optical pulse generation unit). 50, etc.) and a calculation control device for deriving a tomographic image based on the measurement data.

コンピュータ59は、光パルスユニット50及びガルバノミラー84を制御して、光パルス62の波数走査を繰り返しながら、測定対象20の表面の直線に沿って測定光パルス64の照射位置を走査する。ここで、コンピュータ59は、波数走査を行っている間は、測定光パルス64の照射位置を移動させない。そして、コンピュータ59は、波数走査が一回終了する毎に、照射位置を上記直線に沿って一方向に少し移動させ、波数走査を再開する。   The computer 59 controls the light pulse unit 50 and the galvanometer mirror 84 to scan the irradiation position of the measurement light pulse 64 along the straight line on the surface of the measurement object 20 while repeating the wave number scanning of the light pulse 62. Here, the computer 59 does not move the irradiation position of the measurement light pulse 64 during the wave number scanning. Then, each time the wave number scanning is completed, the computer 59 slightly moves the irradiation position in one direction along the straight line and restarts the wave number scanning.

この間、光パルス強度測定ユニット56は、第1の結合光パルス95及び第2の結合光パルス97の強度を光検出器104で順次測定し、夫々の強度をその波数と対応させて記録する。   During this time, the light pulse intensity measuring unit 56 measures the intensity of the first combined light pulse 95 and the second combined light pulse 97 sequentially with the photodetector 104 and records each intensity corresponding to its wave number.

測定光パルス64の位置走査が終了すると、コンピュータ59は、第1の結合光パルス95及び第2の結合光パルス97の強度を波数に関してフーリエ変換し、その絶対値(又は、その2乗)を算出する。これにより、測定対象20の後方散乱光強度の深さ方向(正確には、測定光パルスの進行方向)の分布が得られる。コンピュータ59は、この後方散乱光強度の分布を測定光パルス64の照射位置と対応させることで、測定対象20の2次元断層像を構築する。   When the position scanning of the measurement light pulse 64 is completed, the computer 59 Fourier-transforms the intensity of the first combined light pulse 95 and the second combined light pulse 97 with respect to the wave number, and calculates the absolute value (or the square thereof). calculate. Thereby, the distribution of the backscattered light intensity of the measurement target 20 in the depth direction (more precisely, the traveling direction of the measurement light pulse) is obtained. The computer 59 constructs a two-dimensional tomographic image of the measurement target 20 by associating the distribution of the backscattered light intensity with the irradiation position of the measurement light pulse 64.

以上のように、断層像導出ユニット58は、光パルス強度測定ユニット56が測定した、第1の結合光パルス95の強度と第2の結合光パルス97の強度の差をフーリエ変換して、測定対象20の断層像を導出する。   As described above, the tomographic image deriving unit 58 performs Fourier transform on the difference between the intensity of the first combined light pulse 95 and the intensity of the second combined light pulse 97 measured by the optical pulse intensity measuring unit 56 to measure the difference. A tomographic image of the object 20 is derived.

以上の説明から明らかなように、本OCT装置48では、図7に示すように、第1の結合光パルス95と第2の結合光パルス97が合流して1つの光パルス列になるので、第1の結合光パルス95の強度と第2の結合光パルス97の強度とを、一つの光検出器104で検出することができる。従って、本OCT装置48によれば、光検出器及びその駆動装置を夫々一つずつ減らすことができる。更に、差動増幅器が不要になる。従って、OCT装置の構成が簡素になる。   As is apparent from the above description, in the present OCT apparatus 48, as shown in FIG. 7, the first combined light pulse 95 and the second combined light pulse 97 merge to form one optical pulse train. The intensity of one combined light pulse 95 and the intensity of the second combined light pulse 97 can be detected by a single photodetector 104. Therefore, according to the present OCT apparatus 48, the number of photodetectors and their driving devices can be reduced one by one. Furthermore, a differential amplifier is not necessary. Therefore, the configuration of the OCT apparatus is simplified.

(2)使用法
次に、本OCT装置48の使用法を説明する。
(2) Usage Next, the usage of this OCT apparatus 48 is demonstrated.

まず、光パルス生成ユニット50、光パルス強度測定ユニット56、及び断層像導出ユニット58を起動する。次に、光パルス照射/補足ユニット72の光パルス照射位置に、測定対象20を配置する。次に、光遅延ユニット88の参照ミラー92の位置を調整して、参照光路と測定光路の光路長を略一致させる。その後、コンピュータ59を、測定プログラムにしたがって動作させて、断層像を撮影する。   First, the optical pulse generating unit 50, the optical pulse intensity measuring unit 56, and the tomographic image deriving unit 58 are activated. Next, the measuring object 20 is arranged at the light pulse irradiation position of the light pulse irradiation / supplementation unit 72. Next, the position of the reference mirror 92 of the optical delay unit 88 is adjusted so that the optical path lengths of the reference optical path and the measurement optical path are substantially matched. Thereafter, the computer 59 is operated in accordance with the measurement program to take a tomographic image.

(3)断層像の撮影方法
次に、本実施の形態による断層像の撮影方法を説明する。
(3) Tomographic imaging method Next, a tomographic imaging method according to the present embodiment will be described.

まず、測定対象20を所定の位置に配置する。次に、参照光路と測定光路の光路長を略一致させる。   First, the measuring object 20 is arranged at a predetermined position. Next, the optical path lengths of the reference optical path and the measurement optical path are substantially matched.

次に、所定の波数間隔Δkを有する複数の光パルス62を順次生成する(図5及び6参照)。   Next, a plurality of optical pulses 62 having a predetermined wave number interval Δk are sequentially generated (see FIGS. 5 and 6).

次に、夫々の光パルス62を参照光パルス66と測定光パルス64に分岐し、測定光パルス64を測定対象20に照射して後方散乱光パルスを発生させる。次に、この後方散乱光パルス70と参照光パルス66を結合して第1の結合光パルス95と第2の結合光パルス97を生成する。   Next, each light pulse 62 is branched into a reference light pulse 66 and a measurement light pulse 64, and the measurement light pulse 64 is applied to the measurement object 20 to generate a backscattered light pulse. Next, the backscattered light pulse 70 and the reference light pulse 66 are combined to generate a first combined light pulse 95 and a second combined light pulse 97.

次に、第1の結合光パルス95に対して第2の結合光パルス97を所定の遅延時間Δt遅らせた後、第1の結合光パルス95と第2の結合光パルス97を合流して、第1の結合光パルス95と第2の結合光パルス95を交互に配列する(図7参照)。   Next, after delaying the second combined light pulse 97 by a predetermined delay time Δt with respect to the first combined light pulse 95, the first combined light pulse 95 and the second combined light pulse 97 are merged, The first combined light pulse 95 and the second combined light pulse 95 are alternately arranged (see FIG. 7).

次に、交互に配列された第1の結合光パルス95と第2の結合光パルス95を一つの光検出器で受光して、夫々の強度を順次測定する。   Next, the first combined light pulse 95 and the second combined light pulse 95 that are alternately arranged are received by one photodetector, and the respective intensities are sequentially measured.

次に、測定した第1の結合光パルス95の強度と第2の結合光パルス97の強度の差をフーリエ変換して、測定対象20の断層像を導出する。   Next, the difference between the measured intensity of the first combined light pulse 95 and the intensity of the second combined light pulse 97 is Fourier transformed to derive a tomographic image of the measurement object 20.

以上の例では、測定光パルスの照射位置を直線に沿って移動させることにより、2次元断層像を撮影しいている。しかし、測定光パルスの照射位置を固定して、1次元断層像を撮影してもよい。また、測定光パルスの照射位置を2次元的に走査して、3次元断層像を撮影してもよい。   In the above example, a two-dimensional tomographic image is taken by moving the irradiation position of the measurement light pulse along a straight line. However, the irradiation position of the measurement light pulse may be fixed and a one-dimensional tomographic image may be taken. Alternatively, a three-dimensional tomographic image may be captured by two-dimensionally scanning the measurement light pulse irradiation position.

また、以上の例では、可変波長光源を、光パルス生成ユニットとして用いている。しかし、光パルス生成ユニットとして用いることのできる装置は、可変波長光源に限られない。例えば、SLD(Super Luminescent Diode)等の広帯域光源を変調して広帯域光パルスを発生し、この広帯域光パルスを分光して複数の光パルスを生成する。次に、この複数の光パルスを夫々の波数に応じて所定の時間遅延させた後に合流して、波数が少しずつ異なる複数の光パルスを順次生成してもよい。   In the above example, the variable wavelength light source is used as the optical pulse generation unit. However, a device that can be used as an optical pulse generation unit is not limited to a variable wavelength light source. For example, a broadband light source such as an SLD (Super Luminescent Diode) is modulated to generate a broadband optical pulse, and the broadband optical pulse is dispersed to generate a plurality of optical pulses. Next, the plurality of optical pulses may be combined after being delayed for a predetermined time in accordance with each wave number, and a plurality of optical pulses having slightly different wave numbers may be sequentially generated.

また、以上の例では、干渉計ユニット52は、マッハツエンダ型干渉計である。しかし、干渉計ユニット52を、他の干渉計たとえばマイケルソン型干渉計で構成してもよい。   In the above example, the interferometer unit 52 is a Mach-Zender interferometer. However, the interferometer unit 52 may be composed of another interferometer, for example, a Michelson interferometer.

48・・・OCT装置
50・・・光パルス生成ユニット
52・・・干渉計ユニット
54・・・光パルス時分割多重化ユニット
56・・・光パルス強度測定ユニット
58・・・断層像導出ユニット
62・・・光パルス
64・・・測定光パルス
66・・・参照光パルス
68・・・光分岐器
69・・・第1の光結合器
70・・・後方散乱光パルス
72・・・光パルス照射/補足ユニット
88・・・光遅延ユニット
94・・・第1の光路
95・・・第1の結合光パルス
96・・・第2の光路
97・・・第2の結合光パルス
98・・・第2の光結合器
48 ... OCT device 50 ... optical pulse generation unit 52 ... interferometer unit 54 ... optical pulse time division multiplexing unit 56 ... optical pulse intensity measurement unit 58 ... tomographic image deriving unit 62 ... optical pulse 64 ... measurement optical pulse 66 ... reference optical pulse 68 ... optical splitter 69 ... first optical coupler 70 ... backscattered light pulse 72 ... optical pulse Irradiation / supplementing unit 88 ... optical delay unit 94 ... first optical path 95 ... first combined light pulse 96 ... second optical path 97 ... second combined light pulse 98 ...・ Second optical coupler

Claims (5)

波数の異なる複数の光パルスを、順次生成する光パルス生成ユニットと、
夫々の前記光パルスを参照光パルスと測定光パルスに分岐し、前記測定光パルスを測定対象に照射して後方散乱光パルスを発生させ、前記後方散乱光パルスと前記参照光パルスを結合して第1の結合光パルスと第2の結合光パルスを生成する干渉計ユニットと、
前記第1の結合光パルスに対して前記第2の結合光パルスを所定の遅延時間遅らせた後、前記第1の結合光パルスと前記第2の結合光パルスを合流して、前記第1の結合光パルスと前記第2の結合光パルスを交互に出射する光パルス時分割多重化ユニットと、
前記光パルス時分割多重化ユニットが交互に出射する前記第1の結合光パルスと前記第2の結合光パルスの強度を順次測定する光パルス強度測定ユニットと、
前記光パルス強度測定ユニットが測定した、前記第1の結合光パルスの強度と前記第2の結合光パルスの強度の差をフーリエ変換して、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。
An optical pulse generation unit that sequentially generates a plurality of optical pulses having different wave numbers;
Branching each of the light pulses into a reference light pulse and a measurement light pulse, irradiating the measurement light pulse onto a measurement object to generate a backscattered light pulse, and combining the backscattered light pulse and the reference light pulse An interferometer unit that generates a first combined light pulse and a second combined light pulse;
After delaying the second combined light pulse by a predetermined delay time with respect to the first combined light pulse, the first combined light pulse and the second combined light pulse are merged, and the first combined light pulse is combined. An optical pulse time division multiplexing unit that alternately emits a combined optical pulse and the second combined optical pulse;
An optical pulse intensity measuring unit for sequentially measuring the intensity of the first combined optical pulse and the second combined optical pulse emitted alternately by the optical pulse time division multiplexing unit;
A tomographic image deriving unit for deriving a tomographic image to be measured by Fourier transforming the difference between the intensity of the first combined optical pulse and the intensity of the second combined optical pulse measured by the optical pulse intensity measuring unit. An optical coherence tomography device.
請求項1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、
前記遅延時間が、前記光パルスのパルス時間幅以上であり、
前記光パルス時間幅と前記遅延時間の和が、前記光パルスの時間間隔以内であることを、
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 of claim 1,
The delay time is equal to or greater than a pulse time width of the optical pulse;
The sum of the optical pulse time width and the delay time is within the time interval of the optical pulse,
Features optical coherence tomography equipment.
請求項1又は2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、
前記光パルス時分割多重化ユニットは、
前記第1の結合光パルスを伝播させる第1の光路と、
前記第1の光路より長い光路長を有し、前記第2の結合光パルスを伝播させる第2の光路と、
前記第1の光路を伝播した前記第1の結合光パルスと、前記第2の光路を伝播した前記第2の結合光パルスを合流する光結合器とを有することを、
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。
The optical coherence tomography device according to claim 1 or 2,
The optical pulse time division multiplexing unit is:
A first optical path for propagating the first combined light pulse;
A second optical path having an optical path length longer than the first optical path and propagating the second combined optical pulse;
An optical coupler that combines the first combined light pulse propagated through the first optical path and the second combined light pulse propagated through the second optical path;
Features optical coherence tomography equipment.
請求項1乃至3のいずれか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いて、
前記干渉計ユニットは、
前記光パルスを前記測定光パルスと前記参照光パルスに分岐する光分岐器と、前記測定光パルスを測定対象に照射し且つ前記測定光パルス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、前記参照光パルスと前記後方散乱光パルスを結合して第1の結合光パルスと第2の結合光パルスを生成する光結合器とを有することを、
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。
The optical coherence tomography device according to any one of claims 1 to 3,
The interferometer unit is
An optical branching device for branching the optical pulse into the measurement light pulse and the reference light pulse, and backscattered light generated by irradiating the measurement light pulse onto the measurement object and the measurement light pulse being backscattered by the measurement object A light pulse irradiation / capturing unit for capturing a pulse; and an optical coupler for combining the reference light pulse and the backscattered light pulse to generate a first combined light pulse and a second combined light pulse. ,
Features optical coherence tomography equipment.
異なる波数の複数の光パルスを、順次生成する光パルス生成ステップと、
夫々の前記光パルスを参照光パルスと測定光パルスに分岐し、前記測定光パルスを測定対象に照射して後方散乱光パルスを発生させ、前記後方散乱光パルスと前記参照光パルスを結合して第1の結合光パルスと第2の結合光パルスを生成する干渉ステップと、
前記第1の結合光パルスに対して前記第2の結合光パルスを所定の遅延時間遅らせた後、前記第1の結合光パルスと前記第2の結合光パルスを合流して、前記第1の結合光パルスと前記第2の結合光パルスを交互に配列する光パルス時分割多重化ステップと、
交互に配列された、前記第1の結合光パルスと前記第2の結合光パルスの強度を、光検出器で順次測定する光パルス強度測定ステップと、
前記光パルス強度測定ステップで測定した、前記第1の結合光パルスの強度と前記第2の結合光パルスの強度の差をフーリエ変換して、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。
A light pulse generating step for sequentially generating a plurality of light pulses having different wave numbers;
Branching each of the light pulses into a reference light pulse and a measurement light pulse, irradiating the measurement light pulse onto a measurement object to generate a backscattered light pulse, and combining the backscattered light pulse and the reference light pulse An interference step for generating a first combined light pulse and a second combined light pulse;
After delaying the second combined light pulse by a predetermined delay time with respect to the first combined light pulse, the first combined light pulse and the second combined light pulse are merged, and the first combined light pulse is combined. An optical pulse time division multiplexing step of alternately arranging combined optical pulses and the second combined optical pulses;
An optical pulse intensity measuring step for measuring the intensities of the first combined optical pulse and the second combined optical pulse, which are alternately arranged, sequentially with a photodetector;
A tomographic image deriving step for deriving a tomographic image of the measurement object by Fourier-transforming the difference between the intensity of the first combined optical pulse and the intensity of the second combined optical pulse measured in the optical pulse intensity measuring step A method for taking a tomographic image.
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