JP2013075034A

JP2013075034A - 測定光による観察装置

Info

Publication number: JP2013075034A
Application number: JP2011216775A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yuasa; 堂司湯淺
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-04-25

Abstract

【課題】観測光が微弱な場合においても，測定光の出射端面の反射をすることができる低減観察装置を提供する。
【解決手段】レーザ光源１０１として，中心波長８４０ｎｍ，光出力７ｍＷの９個の出力を持つ光源を用いる。ファイバカプラユニット１０２は分岐比９０：１０の２対１カプラが９個並列に並べられている。レーザ光源側から出射光ユニット１０３側に光が通過するときに１０％透過するように配置されている。逆に，反射光が出射光ユニット１０３側から入射するときは，９０％の光量が検出ユニット１０６に入射する。検出ユニット１０６の内部には各ファイバ端にＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）が設けられ，検出光を電気信号に変えて検出する。出射光ユニット１０３から出射された測定光は，走査光学系１０４でコリメートされガルバノスキャナで走査され，対物レンズ１０５で眼底１１０上に集光される。
【選択図】図１

Description

本発明は，測定光による観察装置に関し，特に測定光の出射端面に関するものである。

近年，複数の測定光を用いて，被検査物の異なる位置・深さを同時に観察する観察装置が提案されている。ある一定の領域を観察する場合に，複数の測定光を用いることで，観察時間が短縮できる。そのため，生体の細胞，器官（眼，血管，心臓など）のように拍動等で常に動いているものを観察する際にはこの技術は特に有用である。
例えば，特許文献１では，複数のシート状のファイバの出射端を光軸方向にずらして配置し，異なる深さ方向の情報を得ることにより立体的に観察する方法が開示されている。また，特許文献２では，ファイバ端の位置を階段上にずらして配置し異なる深さ方向の情報を取得する方法を開示している。また、通常のＰＣ（ｐｈｙｓｉｃａｌｃｏｎｔａｃｔ）研磨されたファイバ端面の反射率は−４０ｄＢ（０．０１％）以下であるが，例えば眼底の反射率は−５０ｄＢ（０．００１％）程度である。

特表２００２−５３５７１７特表２００４−５０２９５７

しかしながら，これらの方法を生体観察に応用した場合，検出する光量が微弱であるため，測定光が出射される出射端面の反射光が問題となる。

本願に係る観察装置は、
測定光源と、
前記測定光源から発せられた測定光の出射光軸に対して斜めの出射端面を有する出射光ユニットと、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば，観測光が微弱な場合においても，測定光の出射の端面反射による影響を低減することができる。

第１の実施形態の構成を説明する図である。台座に傾いて固定される光ファイバガイドの図である。本発明の第２の実施例における眼底像観察装置の構成を説明する図である。第２の実施形態の構成を説明する図である。

［実施形態１］
次に，本発明の実施形態１について図１を用いて説明する。

測定光源であるレーザ光源１０１から出た複数の光は複数のファイバカプラが並列に並べられたファイバカプラユニット１０２を通って，出射光ユニット１０３より測定光として複数出射される。

該測定光はビーム走査を行う走査手段（走査光学系）１０４によって走査され，照射光学系を構成する対物レンズ１０５を介して，被観察物１１０に照射される。被観察物１１０によって反射された戻り光は，再び同じ光学系を通って，ファイバカプラユニット１０２に戻される。ファイバカプラユニット１０２は各カプラが２対１の構成で，反射戻り光を２つに分岐し，一方は光検出ユニット１０６に入射され光強度が検出される。

出射光ユニット１０３の構成を図２に示す。光ファイバ２０１は測定光源であるレーザ光源１０１から発せられた光を導光する。出射光ユニット１０３は，光ファイバガイド２０２に通された光ファイバ２０１が光ファイバガイド２０２ごと台座２０３に固定された構成となっている。光ファイバ２０１は光ファイバガイド２０２を貫通し，図２（ａ）の紙面右方向に測定光が出射される。図２（ｂ）は出射光ユニット１０３を測定光の出射口側から見た図である。複数の光ファイバ２０１が横一列に複数挿入された光ファイバガイド２０２が紙面垂直方向に複数積まれている。各光ファイバガイド２０２の出射口端面は光ファイバの光軸に対して斜めに光学研磨されている。また、後述するように出射光軸に対しても斜めに光学研磨されている。

こうすることで光ファイバ２０１の端面で反射される光が再び光ファイバ内に戻る分を大幅に低減できる。ただし，斜めに研磨すると出射光は光ファイバ２０１の光軸に対して斜めに出射されるため，光ファイバガイド２０２は傾けて台座２０３に固定されている。
ここで、図３は光ファイバ２０１の光軸と端面の角度と測定光の出射光軸の関係を示す図である。

図３に示すように、光ファイバ２０１の光軸と出射光軸との所定の角度αは，レーザ光源１０１の波長における光ファイバの屈折率ｎ，出射口端面角度θを用いてスネルの法則から次の（１）式で計算できる。θは端面に垂直な軸と光ファイバ２０１の光軸との角度を示す。
α＝ｓｉｎ^−１（ｎ・ｓｉｎθ）−θ ・・・（１）式
以上の本実施形態の構成によれば，測定光による観察装置において，観測光が非常に微弱な場合においても，光ファイバ等の端面反射による光ノイズの影響を低減することができる。

以下に実施例について説明する。

レーザ光源１０１として，中心波長８４０ｎｍ，光出力７ｍＷの９個の出力を持つ光源を用いる。ファイバカプラユニット１０２は分岐比９０：１０の２対１カプラが９個並列に並べられている。レーザ光源側から出射光ユニット１０３側に光が通過するときに１０％透過するように配置されている。逆に，反射光が出射光ユニット１０３側から入射するときは，９０％の光量が検出ユニット１０６に入射する。検出ユニット１０６の内部には各ファイバ端にＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）が設けられ，検出光を電気信号に変えて検出する。出射光ユニット１０３から出射された測定光は，走査光学系１０４でコリメートされガルバノスキャナで走査され，対物レンズ１０５で眼底１１０上に集光される。

出射光ユニット１０３は図２のように，縦３列横３列の９本が１．０ｍｍ間隔でガラス製の光ファイバガイド２０２内に貫通させる形で等間隔に配置され，設置角度αで台座２０３上に固定されている。光ファイバガイド２０２の端面研磨の角度をθ＝８°，ファイバの屈折率を１．４とすると，数式１からα＝３．２°である。この出射光ユニット１０３から出射された測定光は，眼底１１０上を縦３列横３列の９つ領域に分割して走査することができ，通常１つの測定光で走査する場合に比べて大幅に走査時間を短縮できる。また，光ファイバガイド２０２の端面を斜めに研磨することで測定光の反射ノイズを−６０ｄＢ以下に抑えることができる。

なお，本実施例では光ファイバをガラス製の光ファイバガイド２０２に通した構成を例として示した。ファイバガイドは、ガラス製，金属製のいずれかでよく，アルミニウム，銅等も仕様可能である。また，シリコンＶ溝構造のファイバガイドを用いた場合や，プレーナ光波回路（ＰＬＣ，ＰｌａｎａｒＬｉｇｈｔｗａｖｅＣｉｒｃｕｉｔ）を用いた場合でも同様に斜め研磨して台座２０３に配置することで同様の効果を得ることができる。また、複数の測定光を出射する例で説明したが、単一の測定光を出射する場合でも同様な効果を得られることは言うまでもない。

［実施形態２］
本実施形態では光干渉断層計（ＯＣＴ，Ｏｐｔｉｃａｌｃｏｈｅｒｅｎｃｅｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）の例を図４を用いて説明する。図１と同様の構成は同一の番号を付して説明を省略する。ＯＣＴの場合には、参照光と測定光をファイバカプラユニット４０２で干渉させるために特に出射端での反射光が問題となる。

中心波長８４０ｎｍ，波長幅４０ｎｍ，光出力７ｍＷの９個の出力を持つＳＬＤ光源４０１から出た光は，９０：１０の分岐比のファイバカプラが９個並列に並べられたファイバカプラユニット４０２に入力される。これらのファイバカプラは２対２の構成で，光源の光量の１０％を測定光側の出射光ユニット１０３に，９０％を参照光側の出射光ユニット４０３に分岐する。

測定光側の出射光ユニット１０３出射された測定光は，実施例１と同様に複数の測定光が眼底１１０上を走査するようになっている。眼底１１０からの反射光は同じ光路を通りファイバカプラユニット４０２に戻される。参照光側の出射光ユニット４０３から出射された参照光はコリメータレンズ４０４で平行光になる。そして，分散補償ガラス４０５を通り，電動ステージ４０６上の参照ミラー４０７で反射され，同じ光路を戻りファイバカプラユニット４０２に戻される。ここで，出射光ユニット１０３，４０３は実施例１図２と同じ構成のものである。また，分散補償ガラス４０５は，測定光側の走査光学系１０４以降の光路と参照光の光路で同じ分散量になるように，長さを調整したＢＫ７ガラスである。

ファイバカプラユニット４０２に戻された眼底１１０の反射光と参照光はファイバカプラで合成され，干渉光となる。これら９つの干渉光は検出ユニット４１０で検出される。光検出ユニット４０１には９つのＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）が設けられ，干渉光を電気信号に変えて検出する。

出射光ユニット１０３から出射された測定光は，実施例１と同様に眼底１１０上を縦３列横３列の９つ領域に分割して走査することができ，参照ミラー４０７の位置に対応した眼底１１０の深さ位置情報が干渉光強度として検出される（タイムドメイン方式ＯＣＴ）。

眼底の光反射率は−５０ｄＢ以下である。垂直研磨された光ファイバの場合，端面反射率が−４０ｄＢあるので，測定光の反射戻り光の方が大きくＡＰＤが飽和してしまう。本実施例の構成によれば，光ファイバガイド２０２の貫通穴の位置を調整することにより，任意の位置に複数の光ファイバを配置することができ，同時に斜め研磨された出射口から反射戻り光の少ない状態で，測定光を出射することができる。光ファイバガイドの端面を斜めに研磨することで測定光の反射ノイズを抑えることができる。これにより、ＯＣＴにおいて不要な干渉を抑えることで測定対象からの信号を精度よく得ることができる。

また，本実施例ではタイムドメイン方式ＯＣＴの例を示したが，フーリエドメインＯＣＴの場合でも同様の効果が得られる。

１０１レーザ光源
１０２ファイバカプラユニット
１０３出射光ユニット
１０６検出ユニット
２０１光ファイバ
２０２光ファイバガイド
２０３台座
４０１検出ユニット
４０２ファイバカプラユニット
４０３出射光ユニット

Claims

測定光源と、
前記測定光源から発せられた測定光の出射光軸に対して斜めの出射端面を有する出射光ユニットと、
を備えることを特徴とする観察装置。
前記測定光源から発せられた光を導光する光ファイバを更に備え、
前記出射端面は前記光ファイバを挿入した光ファイバガイドの端面であることを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
前記出射端面は、前記光ファイバの光軸に対して斜めに光学研磨されていることを特徴とする請求項２に記載の観察装置。
ファイバカプラを更に備え、
測定光源から発せられた光を前記ファイバカプラを介して前記光ファイバに導光し、前記ファイバカプラで分岐した観察物からの戻り光を検出する検出ユニットを更に備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の観察装置。
前記出射光ユニットは測定光を複数出射する出射端面を有し、それぞれの出射端面は平行であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の観察装置。
前記ファイバカプラは、
前記測定光源からの光を参照光として分岐し、参照ミラーで反射したで反射した光と観察物からの戻り光を干渉光として合成することを特徴とする請求項４又は５のいずれか一項に記載の観察装置。
前記光ファイバガイドは、ガラス製，金属製のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の観察装置。
前記光ファイバガイドは、プレーナ光波回路、シリコンＶ溝構造のファイバガイドのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の観察装置。
前記出射端面の角度を前記測定光の出射光軸に対して所定の角度で固定する台座を更に備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の観察装置。
前記測定光の出射光軸と照射光学系の光軸とが平行になるように前記出射端面が斜めに配置されていることを特徴とする請求項９に記載の観察装置。