JP2014213157A - 光断層撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダイクロイックミラーにおいて、ＯＣＴの光源の波長とＳＬＯの光源の波長との波長分離の精度を向上させること。【解決手段】 観察光路は光路分岐手段の透過光路に配置され、測定光の光路は光路分岐手段の反射光路に配置され、走査手段により走査される測定光が光路分岐手段に入射する角度が略保持されるように、測定光の光路における走査手段と第１のレンズとの間に配置された第２のレンズと走査手段とが配置される。【選択図】 図６

Description

本発明は、眼科診療等で使用される光断層撮像装置に関する。

現在、光学機器を用いた様々な眼科用機器が知られている。例えば、被検眼を観察する光学機器として、前眼部撮影機、眼底カメラ、共焦点レーザー走査検眼鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ：ＳＬＯ）等様々な機器が使用されている。中でも、多波長光波干渉を利用した光コヒーレンストモグラフィ（ＯｐｔｉｃａｌＣｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ）による光断層撮像装置は、サンプルの断層像を高解像度で取得することができる装置であり、眼科用機器として網膜の専門外来では必要不可欠な装置になりつつある。以下、これをＯＣＴ装置と称する。

ＯＣＴ装置では、低コヒーレント光である測定光をサンプルに照射し、そのサンプルからの後方散乱光を、干渉系または干渉光学系を用いることで高感度な測定を行うことができる。低コヒーレント光は、その波長幅を広くすることにより高解像度の断層像を得ることができるという特徴を有する。また、ＯＣＴ装置は測定光を、サンプル上にスキャンすることで高解像度の断層像を得ることができる。そのため被検眼の眼底における網膜の断層像が取得でき、ＯＣＴ装置は網膜の眼科診断等において広く利用されている。

一方、眼科機器としてのＯＣＴ装置は、装置と被検眼とのアライメント調整のために、眼底観察や前眼観察などの光学系が搭載されるのが一般的である。ＯＣＴ装置をこれらの光学系と共用させるために、各光学系で異なる波長の光を使用し、ダイクロイックミラーなどの波長分離部により波長分離を行うことで装置が構成される。

ここで、ＯＣＴの光源の中心波長は８５５ｎｍ、波長バンド幅は約１００ｎｍで約８０５ｎｍから約９０５ｎｍの波長帯域である場合を考える。このとき、特許文献１において、ＯＣＴの光源は、中心波長は８４０ｎｍ、波長バンド幅は約５０ｎｍで約８１５ｎｍから約８６５ｎｍの波長帯域である。また、ＳＬＯの光源として、波長７８０ｎｍの光を発生させる光源を用いる場合を考える。このとき、ＳＬＯの光源の波長とＯＣＴの光源の波長帯域の端との間隔は、特許文献１では、約３５ｎｍ（８１５ｎｍ−７８０ｎｍ）である。一方、波長バンド幅が約１００ｎｍである場合には、上記間隔は、約２５ｎｍ（８０５ｎｍ−７８０ｎｍ）である。このように、波長バンド幅が約１００ｎｍである場合の方が特許文献１よりも、ＯＣＴ光源の波長バンド幅が長いため、ＳＬＯの光源の波長とＯＣＴの光源の波長帯域の端との間隔が短くなっている。

特開２０１１−１１０５２号公報

ここで、ダイクロイックミラーに対する測定光の入射角度が異なると、波長分離の特性（ダイクロイックミラーを透過する光の波長帯域）も異なってしまう。このため、ＯＣＴの光源として波長バンド幅が従来よりも広い低コヒーレンス光源を用いると、ＳＬＯの光源の波長とＯＣＴの光源の波長帯域の端との間隔が短いため、従来よりも波長分離の精度が必要となってくる。

上記の課題に鑑み、本発明は、ＯＣＴの光源として波長バンド幅が従来よりも広い低コヒーレント光源を用いた場合でも、ＯＣＴの光源の波長とＳＬＯの光源の波長との波長分離の精度を向上させることを目的とする。

上記の目的を達成する本発明に係る光断層撮像装置は、
第１のレンズを介して測定光が照射された被検査物からの戻り光と該測定光に対応する参照光とを合波した光に基づいて、該被検査物の断層画像を取得する光断層撮像装置であって、
前記測定光の光路に設けられ、前記被検査物に対して前記測定光を走査する走査手段と、
前記測定光の光路における前記走査手段と前記第１のレンズとの間に配置された第２のレンズと、
前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間に配置され、前記測定光の光路から前記被検査物を観察する観察光路に分岐する光路分岐手段と、を有し、
前記観察光路は、前記光路分岐手段の透過光路に配置され、
前記測定光の光路は、前記光路分岐手段の反射光路に配置され、
前記走査手段により走査される測定光が前記光路分岐手段に入射する角度が略保持されるように、前記第２のレンズと前記走査手段とが配置される。

本発明によれば、走査手段により測定光を走査しても、光路分岐手段の波長分離の特性の変動を低減することができる。これにより、ＯＣＴの光源として波長バンド幅が従来よりも広い低コヒーレント光源を用いた場合でも、ＯＣＴの光源の波長とＳＬＯの光源の波長との波長分離の精度を向上させることができる。

第１の実施形態に係る光断層撮像装置の概略構成を示す図。 第１の実施形態に係る光断層撮像装置の瞳の光束を示す図。 第１の実施形態に係る光断層撮像装置において、Ｘスキャナにより被検眼に対して測定光をＸ方向に走査する様子を示す図。 第１の実施形態に係る光断層撮像装置において、モニタに表示された前眼画像、眼底２次元像、Ｂスキャン像を示す図。 第２の実施形態における第２ダイクロイックミラー１０３の配置の光路が異なる光学系を示す図。 第２の実施形態における各光学系の配置の仕方を説明する表。

本実施形態によれば、第１のレンズを介して被検査物に照射される測定光の光路における走査手段と、走査手段と第１のレンズとの間に配置された第２のレンズとを有する。そして、走査手段により走査される測定光が光路分岐手段に入射する角度が略保持されるように、第２のレンズと走査手段とが配置される。例えば、走査手段が、第２のレンズの略焦点位置に配置される。これにより、走査手段により測定光を走査しても、光路分岐手段の波長分離の特性の変動を低減することができる。このため、ＯＣＴの光源として波長バンド幅が従来よりも広い低コヒーレント光源を用いた場合でも、ＯＣＴの光源の波長とＳＬＯの光源の波長との波長分離の精度を向上させることができる。例えば、ダイクロイックミラーにより分離する所定の波長における透過率（あるいは反射率）において、測定光がダイクロイックミラーに入射する角度の違いによって生じるばらつきを、低減することができる。なお、波長分離の特性は、波長透過や波長反射の特性のことである。

ここで、図６のように、前眼観察光学系、眼底観察光学系、ＯＣＴ光学系を配置する光路によって、１２通りの配置の仕方がある。ここで、図６は、各光学系の配置の仕方を説明する表である。このとき、前眼観察光学系にとって好適な光路と、眼底観察光学系にとって好適な光路について、図５を用いて説明する。ここで、図５は、第２ダイクロイックミラー１０３の配置の光路が異なる光学系を示す図である。なお、各配置とその特徴については、第２の実施形態において、図５及び図６を用いて詳述する。

（前眼観察光学系にとって好適な光路）
まず、前眼観察光学系にとって好適な光路について、説明する。

上述したように、眼底観察光学系及びＯＣＴ光学系は、走査手段により走査された測定光による被検眼からの戻り光がダイクロイックミラーを介して第２のレンズに略４５度の角度で入射されるように構成されている。一方、前眼観察光学系は、被検眼の前眼部からの光はダイクロイックミラーを介して拡散しながら前眼部光学系のレンズである第４のレンズ（例えば、図１のレンズ１４１）に照射される。このため、前眼部光学系において、第１のレンズ（例えば、図１のレンズ１０１−１）から第４のレンズまでの距離が遠くなればなるほど光は拡散するので、第４のレンズは大型化するし、拡散を抑制しようとリレーレンズを構成すると、光学部材が増えて、前眼観察光学系が大型化する。

このことから、前眼観察光学系は、第１のレンズの近くの光路に配置されることが好ましい。例えば、前眼観察光学系は、図５（ａ）では、光路Ａ（第１ダイクロイックミラー１０２の透過光路）に配置され、また、図５（ｂ）では、光路Ａ´（第１ダイクロイックミラー１０２の反射光路）に配置されることが好ましい。

（眼底観察光学系にとって好適な光路）
次に、眼底観察光学系にとって好適な光路について、説明する。

まず、眼底観察光学系におけるＳＬＯ用の測定光はＯＣＴ光学系におけるＯＣＴ用の測定光よりも、前眼部に入射する際のビーム径は長いことが好ましい。これは、ＳＬＯ光学系において、被検眼からの戻り光は、穴あきミラー等のプリズム１１８によりリング形状に生成された後に、シングルディテクター１１６により検出される。ＳＬＯ光学系において、戻り光をリング形状にする分、光量が低下してしまうため、可能な限りビーム径を長くすることが好ましい。一方、ＯＣＴ光学系は、コヒーレンスゲートに近い距離における干渉光を用いて断層画像を取得するため、眼底の断層画像を取得する場合、断層画像を取得する範囲から遠い前眼部における正反射像は、断層画像に写り込まない。このため、ＯＣＴ光学系において、ＳＬＯ光学系のように、被検眼からの戻り光はリング形状に生成される必要はないため、ＯＣＴ用の測定光はＳＬＯ用の測定光よりも、ビーム径は短くても良い。なお、ＳＬＯ光学系において、被検眼に照射する前の測定光をリング形状に生成する構成でも良い。

このとき、ビーム径が長いほど、レンズに照射される範囲がレンズの径方向に広くなるため、ビームが拡散する。このため、ＳＬＯ用の測定光はＯＣＴ用の測定光よりも、ダイクロイックミラーの透過光路において非点収差の影響を受けてしまう。このことから、眼底観察光学系は、ダイクロイックミラーの反射光路に配置されることが好ましい。例えば、眼底観察光学系は、図５（ａ）では、光路Ｂ（第１ダイクロイックミラー１０２の反射光路であり且つ第２ダイクロイックミラー１０３の反射光路）に配置され、また、図５（ｂ）では、光路Ａ´（第１ダイクロイックミラー１０２の反射光路）に配置されることが好ましい。

ただし、図５（ｂ）のように、第１ダイクロイックミラー１０２と第２ダイクロイックミラー１０３とが互いに９０度になるように配置されれば、２つのダイクロイックミラーの透過光路である光路Ｃであっても、互いに生じる非点収差を相殺することができる。このため、眼底観察光学系は、図５（ｂ）において、光路Ｃに配置されることも好ましい。

以上より、図５（ａ）では、前眼観察光学系は光路Ａに配置され、眼底観察光学系は光路Ｂに配置され、ＯＣＴ光学系は光路Ｃに配置されること、すなわち、図１のように構成されることが好ましい。また、図５（ｂ）では、前眼観察光学系は光路Ａ´に配置され、眼底観察光学系は光路Ｃ´に配置され、ＯＣＴ光学系は光路Ｂ´に配置されることが好ましい。

（第１の実施形態：第１光路分岐手段の反射光路に第２の光路分岐手段を配置する光学系）
以下、添付の図面を参照して、本実施形態について説明する。なお、明細書を通じて同一の参照番号は同一の構成を示している。

（装置構成）
本実施形態に係る光断層撮像装置（ＯＣＴ装置）の構成について、図１を用いて説明する。光断層撮像装置は、光学ヘッド９００と、分光器１８０とを備えている。光断層撮像装置は、走査部を介して測定光が照射された被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合波した光に基づいて、該被検査物の断層画像を取得する。

まず、光学ヘッド９００の内部構成について説明する。光学ヘッド９００は、被検眼１００の前眼画像、眼底の２次元像、および断層画像を撮像するためのＯＣＴ光学系により構成されている。被検眼１００に対向して対物レンズであり、第１のレンズの一例であるレンズ１０１−１が設置されている。また、光路分岐部である第１ダイクロイックミラー１０２および第２ダイクロイックミラー１０３によって光路が分離される。すなわち、ＯＣＴ光学系の測定光路Ｌ１と、眼底観察光路および固視灯光路Ｌ２と、前眼部観察光路Ｌ３とに、波長帯域ごとに分離される。

（光路Ｌ１：ＯＣＴ光学系の測定光路）
光路Ｌ１は、第１ダイクロイックミラー１０２によって、光路Ｌ３における前眼観察光学系の光に対して波長分離され、また、第２ダイクロイックミラー１０３によって、光路Ｌ２における眼底観察光学系の測定光に対して波長分離されたＯＣＴ光学系の測定光路である。ここで、ＯＣＴ光学系は、被検眼１００の眼底の断層画像を撮像するために使用される。具体的には、断層画像を形成するための干渉信号を取得するために使用される。光路Ｌ１には、第２のレンズの一例であるレンズ１０１−３と、ミラー１２１と、走査部が配置されている。ここで、走査部は、第１の走査手段の一例であるＸスキャナ１２２−１および第２の走査手段の一例であるＹスキャナ１２２−２により構成される。Ｘスキャナ１２２−１、Ｙスキャナ１２２−２は、光を被検眼１００の眼底上で、第１の方向の一例であるＸ方向（主走査方向）、第１の方向と交差する第２の方向の一例であるＹ方向（副走査方向）へ走査する。なお、図１においてＸスキャナ１２２−１と、Ｙスキャナ１２２−２との間の光路は紙面に平行な方向に構成されているが、実際は紙面垂直方向に構成されている。

（光路Ｌ２：眼底観察光学系の光路）
光路Ｌ２は、第２ダイクロイックミラー１０３によって、光路Ｌ１におけるＯＣＴ光学系の測定光に対して波長分離された眼底観察光学系の光路である。ここで、レンズ１０１−２、合焦レンズ１１１、レンズ１１２のうち、合焦レンズ１１１は不図示の固視灯および眼底観察用の合焦調整のため不図示のモータによって駆動される。

まず、光路Ｌ２において、眼底観察用の光源１１５（ＳＬＯの光源）は、７８０ｎｍの波長の光を生成する。また、眼底観察用の光源１１５から照射された光を被検眼１００の眼底上で走査するための第１の観察用走査手段の一例であるＸスキャナ１１７−１、第２の観察用走査手段の一例であるＹスキャナ１１７−２が光路Ｌ２上に配置されている。第３のレンズの一例であるレンズ１０１−２は、Ｘスキャナ１１７−１、Ｙスキャナ１１７−２の中心位置付近を焦点位置として配置されている。Ｘスキャナ１１７−１は、Ｘ方向に高速スキャンするために、ポリゴンミラーによって構成されている。また、Ｘスキャナ１１７−１は共振型のミラーで構成されていてもよい。また、シングルディテクター１１６は、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）により構成され、眼底から散乱・反射され戻ってきた光を検出する。プリズム１１８は、穴あきミラーや中空のミラーが蒸着されたプリズムであり、眼底観察用の光源１１５による照明光と、眼底からの戻り光とを分離する。

また、不図示のダイクロイックミラーを更に配置し、不図示の固視灯の光源としてＬＥＤ等を更に設けても良い。このとき、固視灯の光源を観察用の走査手段よりもＳＬＯの光源側に配置する。これにより、観察用の走査手段を固視用の走査手段として共用することで、走査型の固視灯を構成することができる。このとき、不図示の制御部が、固視灯の光源からの光が検者の所望の位置で走査される際に固視灯の光源を点灯するように制御すれば良い。なお、固視灯の光源の点灯と消灯をこの光路上に設けられたシャッターの開閉によって代用しても良い。

なお、光路Ｌ２は、上述したスポットを２次元走査して眼底２次元像を取得する点走査型のＳＬＯではなく、シリンドリカルレンズ等を用いてライン状のビームを１方向に走査するライン走査型のＳＬＯ（ラインＳＬＯ）でも良い。また、光路Ｌ２は、走査手段を用いる代わりに、２次元ＣＣＤセンサで赤外観察する構成でも良い。具体的には、Ｘスキャナ１１７−１、Ｙスキャナ１１７−２の代わりに、眼底観察用のＣＣＤを配置し、被検眼１００の眼底２次元像を取得するように構成されても良い。このとき、２次元ＣＣＤセンサは、不図示の眼底観察用照明光の波長、具体的には７８０ｎｍ付近に感度を持つ。

また、光路Ｌ２における固視灯は、液晶等の固視用のディスプレイにより可視光を生成し、固視用のディスプレイ側で点灯位置を変更することで検者が所望の位置に被検者の固視を促すように構成されても良い。このとき、固視用のディスプレイは、観察用の走査手段よりも第３ダイクロイックミラー１０４側に配置される。

（光路Ｌ３：前眼観察光学系の光路）
光路Ｌ３は、レンズ１４１と、前眼観察用の赤外線ＣＣＤ１４２とが配置される前眼観察光学系の光路である。赤外線ＣＣＤ１４２は、不図示の前眼観察用照明光の波長、具体的には９７０ｎｍ付近に感度を持つ。

（前眼部と光学的に共役な位置：ＸＹスキャナの略中心がレンズの焦点位置）
ここで、光路Ｌ１および光路Ｌ２の瞳位置の共役関係と、瞳の光束について、図２を用いて説明する。被検眼の前眼部等の所定の部位と共役な位置が、第１及び第２の走査手段の間になるように構成される。なお、光路Ｌ１と光路Ｌ２とのうち少なくとも一方がこのように構成されれば良い。

まず、光路Ｌ１では、Ｘスキャナ１２２−１およびＹスキャナ１２２−２のスキャナ中心位置１２７と、被検眼１００の瞳位置１２８（前眼部）とは光学的に共役の関係になっている。具体的には、光学ヘッド９００と被検眼１００との位置合わせが行われた場合には、ＯＣＴ用の測定光をＸＹ方向に走査するＸＹスキャナと前眼部とが光学的に共役の関係になるように、光学ヘッド９００の光学系が設計されている。これにより、被検眼１００の前眼部における測定光のケラレを低減することができる。

また、レンズ１０１−１とレンズ１０１−３との間において、走査部により走査された測定光の光束が略平行となるように、レンズ１０１−１、レンズ１０１−３、Ｘスキャナ１２２−１およびＹスキャナ１２２−２（またはスキャナ中心位置１２７）とが配置されている。この構成によれば、測定光偏向部を物点とした光路が、レンズ１０１−１とレンズ１０１−３との間で略平行となる。ここで、スキャナ中心位置１２７は、レンズ１０１−３の焦点位置である。これにより、Ｘスキャナ１２２−１、Ｙスキャナ１２２−２がスキャンを行っても、第１ダイクロイックミラー１０２および第２ダイクロイックミラー１０３に入射する角度を略保持することが可能となる。これにより、ＸＹスキャナによりＯＣＴ用の測定光を走査しても、ダイクロイックミラーの波長分離の特性の変動を低減することができるため、ダイクロイックミラーの波長分離の精度を向上させることができる。

また、光路２でも、Ｘスキャナ１１７−１およびＹスキャナ１１７−２のスキャナ中心位置１１９と、被検眼１００の瞳位置１２８とは共役の関係になっている。また、レンズ１０１−１とレンズ１０１−２との間の光束が略平行となるように、レンズ１０１−２とスキャナ中心位置１１９（Ｘスキャナ１１７−１およびＹスキャナ１１７−２）とが配置されている。この構成により、測定光偏向部を物点とした光路が、レンズ１０１−１と１０１−２との間で略平行となる。ここで、スキャナ中心位置１１９は、レンズ１０１−２の焦点位置である。これにより、Ｘスキャナ１１７−１およびＹスキャナ１１７−２がスキャンを行っても、第１ダイクロイックミラー１０２および第２ダイクロイックミラー１０３に入射する角度を略保持することが可能となる。これにより、ＸＹスキャナによりＳＬＯ用の測定光を走査しても、ダイクロイックミラーの波長分離の特性の変動を低減することができるため、ダイクロイックミラーの波長分離の精度を向上させることができる。

また、光路Ｌ１と光路Ｌ２とは、レンズ１０１−１を共用するように構成されており、レンズ１０１−２およびレンズ１０１−３は、同じ形状、同じ材質のレンズで構成されていることが好ましい。これにより、被検眼１００から、光路Ｌ１および光路Ｌ２上のそれぞれのＸ、Ｙスキャナまで同一の光学系に揃えることができ、両光路において光学特性を揃えることができる。このため、測定の誤差を低減することが可能となる。

ここで、図２に示されるように、被検眼１００の瞳に対して瞳の光束の張る角をθ、スキャナ中心位置１２７に対して瞳の光束の張る角をθ１、スキャナ中心位置１１９に対して瞳の光束の張る角をθ２とする。すなわち、光路Ｌ１と光路Ｌ２との両光路において瞳の光束の張る角θを得るために、スキャナを用いてそれぞれθ１とθ２の角度を光線に与えることとする。

また、光学特性の一つとして、瞳位置１２８に対するスキャナ中心位置１１９の光学的倍率、瞳位置１２８に対するスキャナ中心位置１２７の光学的倍率も両光路において等しくすることができる。その結果、それぞれの光路のＸ、Ｙスキャナのスキャン角と、被検眼１００の眼底における照射位置との関係が両光路で等しくでき、θ１＝θ２とすることができる。これにより、お互いのスキャン位置の誤差を低減することが可能となる。

（眼底と光学的に共役な位置：合焦調整）
また、ＸＹスキャナと前眼部とが光学的に共役の関係である場合に、合焦調整を行うことにより、測定光を測定光路に入射させるためのファイバー端１２６と被検眼１００の眼底とが光学的に共役な関係になるように、光学ヘッド９００の光学系が設計されている。合焦レンズ１２３およびレンズ１２４のうち、合焦レンズ１２３は、合焦調整をするために不図示のモータによって双方向矢印で示される方向に駆動される。合焦調整は、ファイバー端である測定光源１２６から出射する光が眼底上に結像するように調整されることによって行われる。合焦手段の一例である合焦レンズ１２３は、測定光源１２６と、測定光偏向部であるＸスキャナ１２２−１およびＹスキャナ１２２−２との間に配置されている。これにより、より大きなレンズ１０１−３や、測定光源１２６と接続されているファイバー１２５−２を動かす必要がなくなる。

ここで、例えば、米国特許第５５３７１６２号明細書には、ビームスキャナの位置をレンズ（本実施形態におけるレンズ１０１−３に対応するレンズ）の後焦点面に配置することにより、ビームスキャンを行っても、ダイクロイックミラーにビームが入射する入射角を一定にする構成が開示されている。また、米国特許第５５３７１６２号明細書には、被検眼の眼底の合焦調整を行う際に、ビームスキャナとレンズとが一体となって駆動することが開示されている。このとき、ビームスキャナを後焦点面に配置したレンズ（本実施形態におけるレンズ１０１−３に対応するレンズ）は、ビームスキャナのスキャン光を取り込むために、大型化する傾向がある。従って、ビームスキャナと大型化されたレンズとを一体にして動かす必要があり、駆動機構が複雑となる。また、これらを一体として動かすので、眼底位置と光学的に共役な関係を持つ測定光源を同時に動かす必要がある。この測定光源が光ファイバー端である場合、光ファイバーを動かさなければならないため、偏光状態が変化することが懸念される。このため、本実施形態では、上述したように、合焦レンズ１２３を、ＯＣＴ用の測定光をＸＹ方向に走査するＸＹスキャナとＯＣＴ測定光を射出するファイバー端１２６（あるいは測定光と参照光とに分割する光カプラー１２５）との間に設けている。なお、レンズ１０１−１を光軸方向に移動させて合焦位置を変更すると、ＸＹスキャナと前眼部との光学的な共役関係も変更されてしまうため、前眼部の虹彩等で測定光のケラレが生じる可能性がある。

この合焦調整によって、被検眼１００の眼底に測定光源１２６の像を結像させることができ、また被検眼１００の眼底からの戻り光を、測定光源１２６を通じてファイバー１２５−２へ効率良く戻すことができる。また、光路Ｌ２における合焦レンズ１１１を用いて同様に合焦調整を行うことができる。

（ＯＣＴ光学系の構成）
次に、図１における光源１３０から出射された光の光路、参照光学系、分光器１８０の構成について説明する。光源１３０、ミラー１５３、分散補償用ガラス１５２、光カプラー１２５、光ファイバー１２５−１〜４、レンズ１５１、および分光器１８０によってマイケルソン干渉系が構成されている。光ファイバー１２５−１〜光ファイバー１２５−４は、光カプラー１２５に接続されて一体化しているシングルモードの光ファイバーである。

光源１３０から出射された光は、光ファイバー１２５−１を通じて光カプラー１２５を介して光ファイバー１２５−２側へ出射される測定光と、光ファイバー１２５−３側に出射される参照光とに分割される。測定光は、前述のＯＣＴ光学系光路を通じ、観察対象である被検眼１００の眼底に照射され、網膜による反射や散乱により同じ光路を通じて光カプラー１２５に到達する。

一方、参照光は、光ファイバー１２５−３、レンズ１５１、および、測定光と参照光との分散を合わせるために挿入された分散補償用ガラス１５２を介して、ミラー１５３に到達し反射される。そして同じ光路を戻り光カプラー１２５に到達する。

光カプラー１２５によって、測定光および参照光は合波されて干渉光となる。ここで、測定光の光路長と参照光の光路長がほぼ同一となったときに干渉を生じる。ミラー１５３は不図示のモータおよび駆動機構によって光軸方向に位置が調整可能に保持され、被検眼１００によって変わる測定光の光路長に参照光の光路長を合わせることが可能である。干渉光は光ファイバー１２５−４を介して分光器１８０へ導かれる。

分光器１８０は、レンズ１８１と、回折格子１８２と、レンズ１８３と、ラインセンサ１８４とを備えている。光ファイバー１２５−４から出射された干渉光は、レンズ１８１を介して略平行光となった後、回折格子１８２により分光され、レンズ１８３によってラインセンサ１８４に結像される。

次に、光源１３０について説明する。光源１３０は、代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）である。中心波長は８５５ｎｍ、波長バンド幅は約１００ｎｍである。ここで波長バンド幅は、得られる断層画像の光軸方向の分解能に影響するため重要なパラメータである。また光源の種類は、ここではＳＬＤを選択したが、低コヒーレント光を出射できればよく、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等も用いることができる。中心波長は、被検眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適している。また、中心波長は得られる断層画像の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましい。双方の理由から中心波長を８５５ｎｍとしている。

なお、本実施形態では干渉計としてマイケルソン干渉計を用いているが、マッハツェンダー干渉計を用いてもよい。測定光と参照光との光量差に応じて光量差が大きい場合にはマッハツェンダー干渉計を用い、光量差が比較的小さい場合にはマイケルソン干渉計を用いることが望ましい。

（断層画像の撮像方法）
光断層撮像装置は、Ｘスキャナ１２２−１、Ｙスキャナ１２２−２を制御することにより、被検眼１００の眼底における所望部位の断層画像を撮像することができる。

図３は、被検眼１００に測定光２０１を照射し、眼底２０２に対してｘ方向にスキャンを行っている様子を示している。眼底２０２におけるｘ方向の撮像範囲から所定の撮像本数の情報をラインセンサ１８４により撮像する。ｘ方向のある位置で得られるラインセンサ１８４上の輝度分布をＦＦＴ（高速フーリエ変換）し、ＦＦＴにより得られた線状の輝度分布をモニタに示すために濃度あるいはカラー情報に変換したものをＡスキャン画像と呼ぶ。また、この複数のＡスキャン画像を並べた２次元の画像をＢスキャン画像と呼ぶ。１つのＢスキャン画像を構築するための複数のＡスキャン画像を撮像した後、Ｙ方向のスキャン位置を移動させて再びＸ方向のスキャンを行うことにより、複数のＢスキャン画像を得ることができる。複数のＢスキャン画像、あるいは複数のＢスキャン画像から構築した３次元断層画像をモニタに表示することで検者が被検眼の診断に用いることができる。

図４は、モニタ２００に表示された前眼画像２１０、眼底２次元像２１１、および断層画像であるＢスキャン画像２１２の例である。前眼画像２１０は、赤外線ＣＣＤ１４２の出力から処理されて表示された画像である。眼底２次元像２１１は、ＣＣＤ１１４の出力から処理され表示された画像である。そしてＢスキャン画像２１２は、ラインセンサ１８４の出力から前述の処理がなされて構成された画像である。

以上説明したように、本実施形態では、光断層撮像装置において、測定光を偏向する測定光偏向部（ＸＹスキャナー）と、測定光源１２６との間に、被検眼の合焦調整を行う合焦手段（合焦レンズ１２３および不図示の駆動機構）が配置されている。また、測定光偏向部（ＸＹスキャナー）と被検眼１００との間の測定光路には、第１のレンズ（レンズ１０１−１）と第２のレンズ（レンズ１０１−３）とが設けられており、光路分岐部（第１ダイクロイックミラー１０２、第２ダイクロイックミラー１０３）が、第１のレンズと第２のレンズとの間に配置されている。

すなわち、ファイバー端の測定光源と、測定光偏向部であるＸＹスキャナとの間にフォーカスレンズを配置することにより、大きなレンズ１０１−３や測定光源１２６と接続されているファイバー１２５−２などを動かす必要がなくなり、駆動機構を簡素化することができる。さらに、ファイバー端を動かす必要がないため、偏光状態が保たれた光断層撮像装置を提供することができる。 さらに本実施形態では、光断層撮像装置において、第１のレンズ（レンズ１０１−１）と第２のレンズ（レンズ１０１−３）との間の測定光路上で光が平行になるように、第１のレンズ（レンズ１０１−１）および第２のレンズ（レンズ１０１−３）と、測定光偏向部（ＸＹスキャナー）とが位置調整されて配置されている。これにより、第１および第２ダイクロイックミラー１０２、１０３にビームが入射する入射角を一定にすることができ、波長分離精度を高めることができる。

なお、本実施形態では被検眼を対象として説明を行ったが、被検眼以外にも皮膚や内臓等の人体といった被検査物上での走査行ってもよく、眼科装置以外にも内視鏡等の撮像装置に対しても本発明を適用可能である。

（第２の実施形態：光学系のバリエーション）
次に、第２の実施形態における第１ダイクロイックミラー１０２の反射光路及び透過光路と、第２ダイクロイックミラー１０３の反射光路及び透過光路とに対して、前眼観察系、眼底観察系、ＯＣＴ光学系を配置する際の異なる組み合わせについて、図５及び図６を用いて説明する。

ここで、図５は、第２ダイクロイックミラー１０３の配置の光路が異なる光学系を示す図である。図５（ａ）は、第１ダイクロイックミラー１０２の反射光路に第２のダイクロイックミラー１０３を配置する光学系を示す図である。また、図５（ｂ）は、第１ダイクロイックミラー１０２の透過光路に第２のダイクロイックミラー１０３を配置する光学系を示す図である。

また、図６は、各光学系の配置の仕方を説明する表である。図６（ａ）は、光路Ａと光路Ｂと光路Ｃとに対して、ＯＣＴ光学系、前眼観察光学系、眼底観察光学系が配置される組み合わせを示す表である。また、図６（ｂ）は、光路Ａ’と光路Ｂ’と光路Ｃ’とに対して、ＯＣＴ光学系、前眼観察光学系、眼底観察光学系が配置される組み合わせを示す表である。なお、図６（ａ）におけるパターン（１）の組み合わせは、Ａ：前眼観察光学系、Ｂ：眼底観察光学系、Ｃ：ＯＣＴ光学系であり、この組み合わせは、第１の実施形態と同様の光学系である。また、図６（ａ）におけるパターン（２）から（６）までは、パターン（１）の変形例に相当する。以下、図５（ａ）の光学系と図５（ｂ）の光学系について、順番に説明する。

（図５（ａ）の光学系：第１ダイクロイックミラー１０２の反射光路に第２のダイクロイックミラー１０３を配置する光学系）
ここで、図５（ａ）の光学系について、図６（ａ）におけるパターン（７）から（１２）を順番に説明する。なお、図５（ａ）の光学系は、光路Ａより上側に光路Ａ以外の光路が無いことから、光学ヘッド９００をコンパクトに構成することができる。

まず、図６（ａ）におけるパターン（１）は、光路Ａが前眼観察光学系、光路Ｂが眼底観察光学系、光路ＣがＯＣＴ光学系である。これは、光路Ａにおいて、対物レンズ１０１−１と前眼観察光学系との間に第１ダイクロイックミラー１０２が配置され、光路Ａは、第１ダイクロイックミラー１０２の透過光路である。ここで、光路Ａは、第２ダイクロイックミラーを経由せずに１つのダイクロイックミラーを経由する光路であるため、光路Ｂ及び光路Ｃに比べて光利用効率が高い。また、光路Ｂの眼底観察光学系は、第１ダイクロイックミラー１０２及び第２ダイクロイックミラー１０３の反射光路に配置される。このため、眼底観察光学系において、２つのダイクロイックミラーの厚みが結像性能に影響しない。これにより、眼底観察光学系における非点収差を低減することができるため、明るさ及びコントラストの高い眼底観察像を取得することができる。

また、図６（ａ）におけるパターン（２）は、光路Ａが前眼観察光学系、光路ＢがＯＣＴ光学系、光路Ｃが眼底観察光学系である。これは、光路Ａにおいて、対物レンズ１０１−１と前眼観察光学系との間に第１ダイクロイックミラー１０２が配置され、光路Ａは、第１ダイクロイックミラー１０２の透過光路である。ここで、光路Ａは、第２ダイクロイックミラーを経由せずに１つのダイクロイックミラーを経由する光路であるため、光路Ｂ及び光路Ｃに比べて光利用効率が高い。また、光路ＢのＯＣＴ光学系は、第１ダイクロイックミラー１０２及び第２ダイクロイックミラー１０３の反射光路に配置される。このため、ＯＣＴ光学系において、２つのダイクロイックミラーの厚みが結像性能に影響しない。これにより、ＯＣＴ光学系における非点収差を低減することができるため、明るさ及びコントラストの高い断層像を取得することができる。

また、図６（ａ）におけるパターン（３）は、光路Ａが眼底観察光学系、光路Ｂが前眼観察光学系、光路ＣがＯＣＴ光学系である。これは、光路Ａにおいて、対物レンズ１０１−１と眼底観察光学系との間に第１ダイクロイックミラー１０２が配置され、光路Ａは、第１ダイクロイックミラー１０２の透過光路である。ここで、光路Ａは、第２ダイクロイックミラーを経由せずに１つのダイクロイックミラーを経由する光路であるため、光路Ｂ及び光路Ｃに比べて光利用効率が高い。また、光路Ｂの前眼観察光学系は、第１ダイクロイックミラー１０２及び第２ダイクロイックミラー１０３の反射光路に配置される。このため、前眼観察光学系において、２つのダイクロイックミラーの厚みが結像性能に影響しない。これにより、前眼観察光学系における非点収差を低減することができるため、明るさ及びコントラストの高い前眼観察像を取得することができる。

また、図６（ａ）におけるパターン（４）は、光路Ａが眼底観察光学系、光路ＢがＯＣＴ光学系、光路Ｃが前眼観察光学系である。これは、光路Ａにおいて、対物レンズ１０１−１と眼底観察光学系との間に第１ダイクロイックミラー１０２が配置され、光路Ａは、第１ダイクロイックミラー１０２の透過光路である。ここで、光路Ａは、第２ダイクロイックミラーを経由せずに１つのダイクロイックミラーを経由する光路であるため、光路Ｂ及び光路Ｃに比べて光利用効率が高い。また、光路ＢのＯＣＴ光学系は、第１ダイクロイックミラー１０２及び第２ダイクロイックミラー１０３の反射光路に配置される。このため、ＯＣＴ光学系において、２つのダイクロイックミラーの厚みが結像性能に影響しない。これにより、ＯＣＴ光学系における非点収差を低減することができるため、明るさ及びコントラストの高い断層像を取得することができる。

また、図６（ａ）におけるパターン（５）は、光路ＡがＯＣＴ光学系、光路Ｂが前眼観察光学系、光路Ｃが眼底観察光学系である。これは、光路Ａにおいて、対物レンズ１０１−１とＯＣＴ光学系との間に第１ダイクロイックミラー１０２が配置され、光路Ａは、第１ダイクロイックミラー１０２の透過光路である。ここで、光路Ａは、第２ダイクロイックミラーを経由せずに１つのダイクロイックミラーを経由する光路であるため、光路Ｂ及び光路Ｃに比べて光利用効率が高い。また、光路Ｂの前眼観察光学系は、第１ダイクロイックミラー１０２及び第２ダイクロイックミラー１０３の反射光路に配置される。このため、前眼観察光学系において、２つのダイクロイックミラーの厚みが結像性能に影響しない。これにより、前眼観察光学系における非点収差を低減することができるため、明るさ及びコントラストの高い前眼観察像を取得することができる。

また、図６（ａ）におけるパターン（６）は、光路ＡがＯＣＴ光学系、光路Ｂが眼底観察光学系、光路Ｃが前眼観察光学系である。これは、光路Ａにおいて、対物レンズ１０１−１とＯＣＴ光学系との間に第１ダイクロイックミラー１０２が配置され、光路Ａは、第１ダイクロイックミラー１０２の透過光路である。ここで、光路Ａは、第２ダイクロイックミラーを経由せずに１つのダイクロイックミラーを経由する光路であるため、光路Ｂ及び光路Ｃに比べて光利用効率が高い。また、光路Ｂの眼底観察光学系は、第１ダイクロイックミラー１０２及び第２ダイクロイックミラー１０３の反射光路に配置される。このため、眼底観察光学系において、２つのダイクロイックミラーの厚みが結像性能に影響しない。これにより、眼底観察光学系における非点収差を低減することができる、明るさ及びコントラストの高い眼底観察像を取得することができる。

（図５（ｂ）の光学系：第１ダイクロイックミラー１０２の透過光路に第２のダイクロイックミラー１０３を配置する光学系）
次に、図５（ｂ）の光学系について、図６（ｂ）におけるパターン（７）から（１２）を順番に説明する。なお、図５（ｂ）の光学系における光路Ｃ´は、２つのダイクロイックミラーの透過光路である。ここで、第１ダイクロイックミラー１０２及び第２ダイクロイックミラー１０３は互いに略９０°の角度で配置されることが好ましい。このとき、第１ダイクロイックミラー１０２及び第２ダイクロイックミラー１０３が略同じ厚みであれば、第１ダイクロイックミラー１０２において生じる光路シフトが第２ダイクロイックミラー１０３において逆方向に略同じ量の光路シフトが生じる。このため、第１ダイクロイックミラー１０２の厚みで生じる非点収差が第２ダイクロイックミラー１０３により補正させることができる。

まず、図６（ｂ）におけるパターン（７）は、光路Ａ´が前眼観察光学系、光路Ｂ´が眼底観察光学系、光路Ｃ´がＯＣＴ光学系である。これは、光路Ａ´において、対物レンズ１０１−１と前眼観察光学系との間に第１ダイクロイックミラー１０２が配置され、光路Ａ´は、第１ダイクロイックミラー１０２の反射光路である。ここで、光路Ａ´は、第２ダイクロイックミラーを経由せずに１つのダイクロイックミラーを経由する光路であるため、光路Ｂ´及び光路Ｃ´に比べて光利用効率が高い。また、光路Ａ´は、第１ダイクロイックミラー１０２の透過の影響が無いため、非点収差を低減することができる。このため、光路Ａ´は、明るさ及びコントラストの高い前眼観察像を取得することができる。また、光路Ｃ´のＯＣＴ光学系は、前述の通り非点収差を低減し、明るさ及びコントラストの高い断層像を取得することができる。

また、図６（ｂ）におけるパターン（８）は、光路Ａ´が前眼観察光学系、光路Ｂ´がＯＣＴ光学系、光路Ｃ´が眼底観察光学系である。これは、光路Ａ´において、対物レンズ１０１−１と前眼観察光学系との間に第１ダイクロイックミラー１０２が配置され、光路Ａ´は、第１ダイクロイックミラー１０２の反射光路である。ここで、光路Ａ´は、第２ダイクロイックミラーを経由せずに１つのダイクロイックミラーを経由する光路であるため、光路Ｂ´及び光路Ｃ´に比べて光利用効率が高い。また、光路Ａ´は、第１ダイクロイックミラー１０２の透過の影響が無いため、非点収差を低減することができる。このため、光路Ａ´は、明るさ及びコントラストの高い前眼観察像を取得することができる。また、光路Ｃ´の眼底観察光学系は、前述の通り非点収差を低減することができるため、明るさ及びコントラストの高い眼底観察像を取得することができる。

また、図６（ｂ）におけるパターン（９）は、光路Ａ´が眼底観察光学系、光路Ｂ´が前眼観察光学系、光路Ｃ´がＯＣＴ光学系である。これは、光路Ａ´において、対物レンズ１０１−１と眼底観察光学系との間に第１ダイクロイックミラー１０２が配置され、光路Ａ´は、第１ダイクロイックミラー１０２の反射光路である。ここで、光路Ａ´は、第２ダイクロイックミラーを経由せずに１つのダイクロイックミラーを経由する光路であるため、光路Ｂ´及び光路Ｃ´に比べて光利用効率が高い。また、光路Ａ´は、第１ダイクロイックミラー１０２の透過の影響が無いため、非点収差を低減することができる。このため、光路Ａ´は、明るさ及びコントラストの高い眼底観察像を取得することができる。また、光路Ｃ´のＯＣＴ光学系は、前述の通り非点収差を低減することができるため、明るさ及びコントラストの高い断層像を取得することができる。

また、図６（ｂ）におけるパターン（１０）は、光路Ａ´が眼底観察光学系、光路Ｂ´がＯＣＴ光学系、光路Ｃ´が前眼観察光学系である。これは、光路Ａ´において、対物レンズ１０１−１と眼底観察光学系との間に第１ダイクロイックミラー１０２が配置され、光路Ａ´は、第１ダイクロイックミラー１０２の反射光路である。ここで、光路Ａ´は、第２ダイクロイックミラーを経由せずに１つのダイクロイックミラーを経由する光路であるため、光路Ｂ´及び光路Ｃ´に比べて光利用効率が高い。また、光路Ａ´は、第１ダイクロイックミラー１０２の透過の影響が無いため、非点収差を低減することができる。このため、光路Ａ´は、明るさ及びコントラストの高い眼底観察像を取得することができる。また、光路Ｃ´の前眼観察光学系は、前述の通り非点収差を低減することができるため、明るさ及びコントラストの高い前眼観察像を取得することができる。

また、図６（ｂ）におけるパターン（１１）は、光路Ａ´がＯＣＴ光学系、光路Ｂ´が前眼観察光学系、光路Ｃ´が眼底観察光学系である。これは、光路Ａ´において、対物レンズ１０１−１とＯＣＴ光学系との間に第１ダイクロイックミラー１０２が配置され、光路Ａ´は、第１ダイクロイックミラー１０２の反射光路である。ここで、光路Ａ´は、第２ダイクロイックミラーを経由せずに１つのダイクロイックミラーを経由する光路であるため、光路Ｂ´及び光路Ｃ´に比べて光利用効率が高い。また、光路Ａ´は、第１ダイクロイックミラー１０２の透過の影響が無いため、非点収差を低減することができる。このため、光路Ａ´は、明るさ及びコントラストの高い断層像を取得することができる。また、光路Ｃ´の眼底観察光学系は、前述の通り非点収差を低減することができるため、明るさ及びコントラストの高い眼底観察像を取得することができる。

また、図６（ｂ）におけるパターン（１２）は、光路Ａ´がＯＣＴ光学系、光路Ｂ´が眼底観察光学系、光路Ｃ´が前眼観察光学系である。これは、光路Ａ’において、対物レンズ１０１−１とＯＣＴ光学系との間に第１ダイクロイックミラー１０２が配置され、光路Ａ´は、第１ダイクロイックミラー１０２の反射光路である。ここで、光路Ａ´は、第２ダイクロイックミラーを経由せずに１つのダイクロイックミラーを経由する光路であるため、光路Ｂ´及び光路Ｃ´に比べて光利用効率が高い。また、光路Ａ´は、第１ダイクロイックミラー１０２の透過の影響が無いため、非点収差を低減することができる。このため、光路Ａ´は、明るさ及びコントラストの高い断層像を取得することができる。また、光路Ｃ´の前眼観察光学系は、前述の通り非点収差を低減することができるため、明るさ及びコントラストの高い前眼観察像を取得することができる。

（その他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (4)

1. 第１のレンズを介して測定光が照射された被検査物からの戻り光と該測定光に対応する参照光とを合波した光に基づいて、該被検査物の断層画像を取得する光断層撮像装置であって、
   前記測定光の光路に設けられ、前記被検査物に対して前記測定光を走査する走査手段と、
   前記測定光の光路における前記走査手段と前記第１のレンズとの間に配置された第２のレンズと、
   前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間に配置され、前記測定光の光路から前記被検査物を観察する観察光路に分岐する光路分岐手段と、を有し、
   前記観察光路は、前記光路分岐手段の透過光路に配置され、
   前記測定光の光路は、前記光路分岐手段の反射光路に配置され、
   前記走査手段により走査される測定光が前記光路分岐手段に入射する角度が略保持されるように、前記第２のレンズと前記走査手段とが配置されることを特徴とする光断層撮像装置。
2. 前記被検査物は、被検眼であり、
   前記観察光路は、前記被検眼の眼底を観察する眼底観察光学系の光路であることを特徴とする請求項１に記載の光断層撮像装置。
3. 前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間に配置され、前記測定光の光路から前記被検眼の前眼を観察する前眼観察光学系の光路に分岐する第１の光路分岐手段を更に有し、
   前記前眼観察光学系の光路は、前記第１の光路分岐手段の反射光路に配置され、
   前記眼底観察光学系の光路は、前記第１の光路分岐手段の透過光路及び前記光路分岐手段である第２の光路分岐手段の透過光路に配置され、
   前記測定光の光路は、前記第１の光路分岐手段の透過光路及び前記第２の光路分岐手段の反射光路に配置され、
   前記走査手段により走査される測定光が前記第１及び第２の光路分岐手段に入射する角度が略保持されるように、前記第２のレンズと前記走査手段とが配置されることを特徴とする請求項２に記載の光断層撮像装置。
4. 前記測定光のビーム径は、前記観察光路における観察用の測定光のビーム径よりも短いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光断層撮像装置。

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