JP2018091722A - Optical coherence tomographic device and optical coherence tomographic method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光干渉断層撮影装置及び光干渉断層撮影方法に関する。 The present invention relates to an optical coherence tomography apparatus and an optical coherence tomography method.
眼球の奥行きを測定する装置として、奥行き情報から眼球の断層画像を生成する光干渉断層撮影装置(Optical Coherence Tomography;OCT)がある。特に、最近では、断層画像を高速・高感度に取得できる波長走査レーザを用いたOCTの実用化が盛んになってきている。 As an apparatus for measuring the depth of an eyeball, there is an optical coherence tomography (OCT) that generates a tomographic image of an eyeball from depth information. Particularly, recently, OCT using a wavelength scanning laser capable of acquiring a tomographic image with high speed and high sensitivity has been actively used.
特許文献1には、眼球の計測の精度をさらに高めることが可能な眼球計測装置(OCT)が記載されている。この眼球計測装置は、眼球計測装置が物体側テレセントリック光学系と像側テレセントリック光学系との2つの光学系を備え、各光学系は当該各光学系において配置されたレンズのうち計測対象である眼球に最も近い位置のレンズを共用する。そして眼球計測装置の光学系切替部が物体側テレセントリック光学系への照射光の入射と像側テレセントリック光学系への照射光の入射とを切り替える。
現在用いられている光干渉断層撮影装置(Optical Coherence Tomography、以下、「OCT」とも記載する。)は、検査対象物(例えば、眼球、歯等)やその最適な観察範囲が装置毎に限定されている。これは、各装置に採用されている検査光の波長やレンズなどの光学系の特性がある程度固定され、観察中に大きく変更することができないことに起因する。 Currently used optical coherence tomography apparatuses (Optical Coherence Tomography, hereinafter also referred to as “OCT”) have inspection objects (for example, eyeballs, teeth, etc.) and their optimal observation ranges limited for each apparatus. ing. This is because the wavelength of the inspection light employed in each device and the characteristics of the optical system such as a lens are fixed to some extent and cannot be changed greatly during observation.
特許文献2には、焦点距離が異なる複数のコリメートレンズ(291、292)を切り替えて、横分解能(方位分解能ともいう。)を調節可能なOCTシステムが開示されている。
また、特許文献3には、駆動装置133を有するコリメート光学系130を有し、拡大率が可変でコンパクトに構成可能な手術用顕微鏡が記載されている。また、特許文献4には、装置の高性能化や複雑なデバイスの付加を要することなく、オペレータがより所望する態様で断層画像を取得することが可能な波長走査型光干渉断層撮影装置が記載されている。
Patent Document 2 discloses an OCT system capable of adjusting a lateral resolution (also referred to as azimuth resolution) by switching a plurality of collimating lenses (29 1 , 29 2 ) having different focal lengths.
Patent Document 3 describes a surgical microscope having a collimating
OCTは、主に、眼球や歯等の人体部位をリアルタイムで観察する目的で使用される。そうすると、観察範囲や解像度を変更する過程が断続的(非連続)になってしまっては、その変更の最中に検査の対象とする人体部位が動いてしまった場合に、観察しようとしていた箇所を見失ってしまう場合がある。
そのため、OCTの技術分野において、観察中に横分解能及び焦点深度を連続的に変化させ、広域的な観察と局所的な観察との両立をシームレスに可能とする機能が求められている。
OCT is mainly used for the purpose of observing a human body part such as an eyeball or a tooth in real time. Then, if the process of changing the observation range and resolution becomes discontinuous (discontinuous), if the human body part to be inspected moves during the change, the part that was going to be observed You may lose sight.
Therefore, in the technical field of OCT, there is a demand for a function capable of seamlessly coexisting wide-area observation and local observation by continuously changing the lateral resolution and the focal depth during observation.
上述のような課題に鑑みて、本発明の目的は、観察中に横分解能及び焦点深度を連続的に変更することができる光干渉断層撮影装置及び光干渉断層撮影方法を提供することにある。 In view of the problems as described above, an object of the present invention is to provide an optical coherence tomography apparatus and an optical coherence tomography method capable of continuously changing the lateral resolution and the depth of focus during observation.
本発明の第1の態様によれば、光干渉断層撮影装置は、検査光を導く光ファイバと、前記光ファイバの先端から出射された前記検査光を入射して当該検査光をコリメート光として出力するコリメート光生成ユニットと、操作者による操作に基づいて前記コリメート光生成ユニットを制御する制御部と、を備えている。そして、前記コリメート光生成ユニットは、前記制御部からの制御に従って、前記コリメート光として出力される前記検査光のビーム径を連続的に変更可能とする。 According to the first aspect of the present invention, an optical coherence tomography apparatus receives an optical fiber that guides inspection light and the inspection light emitted from the tip of the optical fiber, and outputs the inspection light as collimated light. A collimated light generating unit that controls the collimated light generating unit based on an operation by an operator. The collimated light generation unit can continuously change the beam diameter of the inspection light output as the collimated light according to control from the control unit.
また、本発明の第2の態様によれば、前記コリメート光生成ユニットは、前記光ファイバの先端から離れた位置に配置された焦点可変レンズと、前記光ファイバの先端から前記焦点可変レンズまでの距離を連続的に変更可能とするレンズ位置変更部と、を備えている。そして、前記制御部は、前記光ファイバの先端から前記焦点可変レンズまでの距離と、前記焦点可変レンズの焦点距離と、を一致させるように前記焦点可変レンズの焦点距離を変更する。 Further, according to the second aspect of the present invention, the collimated light generation unit includes a variable focus lens disposed at a position away from the tip of the optical fiber, and from the tip of the optical fiber to the focus variable lens. And a lens position changing unit that can change the distance continuously. The control unit changes the focal length of the variable focus lens so that the distance from the tip of the optical fiber to the variable focus lens matches the focal length of the variable focus lens.
また、本発明の第3の態様によれば、前記コリメート光生成ユニットは、前記光ファイバの先端から離れた位置に配置された固定コリメートレンズと、前記固定コリメートレンズを通じて生成されたコリメート光が入射される第1焦点可変レンズと、前記第1焦点可変レンズから所定距離だけ離れた位置に配置された第2焦点可変レンズと、を備えている。 According to the third aspect of the present invention, the collimated light generation unit is configured to receive a fixed collimator lens disposed at a position away from the tip of the optical fiber, and collimated light generated through the fixed collimator lens. A first focus variable lens, and a second focus variable lens disposed at a position away from the first focus variable lens by a predetermined distance.
また、本発明の第4の態様によれば、前記制御部は、前記第1焦点可変レンズの焦点距離である第1焦点距離と、前記第2焦点可変レンズの焦点距離である第2焦点距離との和が前記所定距離に一致するように、前記第1焦点距離及び前記第2焦点距離を変更する。 According to the fourth aspect of the present invention, the control unit includes a first focal length that is a focal length of the first variable focus lens and a second focal length that is a focal length of the second variable focus lens. The first focal length and the second focal length are changed so that the sum of the first focal length matches the predetermined distance.
また、本発明の第5の態様によれば、光干渉断層撮影方法は、検査光を導く光ファイバと、前記光ファイバの先端から出射された前記検査光を入射して当該検査光をコリメート光として出力するコリメート光生成ユニットと、を備える光干渉断層撮影装置を用いた光干渉断層撮影方法であって、前記コリメート光生成ユニットを制御して、前記コリメート光として出力される前記検査光のビーム径を連続的に変更可能とする。 According to the fifth aspect of the present invention, an optical coherence tomography method includes an optical fiber that guides inspection light, and the inspection light emitted from the tip of the optical fiber is incident to collimate the inspection light. An optical coherence tomography apparatus using an optical coherence tomography apparatus comprising: a beam of the inspection light output as the collimated light by controlling the collimated light generation unit The diameter can be changed continuously.
上述の光干渉断層撮影装置及び光干渉断層撮影方法によれば、観察中に横分解能及び焦点深度を連続的に変更することができる。 According to the optical coherence tomography apparatus and the optical coherence tomography method described above, the lateral resolution and the focal depth can be continuously changed during observation.
<第1の実施形態>
以下、第1の実施形態に係る光干渉断層撮影装置を、図1〜図3を参照しながら説明する。
<First Embodiment>
The optical coherence tomography apparatus according to the first embodiment will be described below with reference to FIGS.
(全体構成)
図1は、第1の実施形態に係る光干渉断層撮影装置の全体構成を示す図である。
図1に示すように、光干渉断層撮影装置1(波長走査型光干渉断層撮影装置)は、波長走査光源ユニット10と、光カプラ110〜111と、光サーキュレータ120〜121と、コリメート光生成ユニット130、131と、対物レンズ132、133と、可動ミラー14と、基準ミラー15と、差動光検出器16と、コンピュータ20と、を備えている。
(overall structure)
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an optical coherence tomography apparatus according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, an optical coherence tomography apparatus 1 (wavelength scanning optical coherence tomography apparatus) includes a wavelength scanning
波長走査光源ユニット10は、波長走査光源100と、波数等間隔クロック出力部101と、を有してなる。
波長走査光源100は、波長が時間変化に応じて連続的に変化する(波長が走査されてなる)検査光P(波長走査光)を出力する。出力された検査光Pは、光ファイバを通じて光カプラ110に伝送される。波長走査光源100は、検査光Pを、“A−scan rate”と呼ばれる所定の繰り返しレート(例えば500kHz程度)で、繰り返し出力する。
波数等間隔クロック出力部101は、検査光Pの出力に応じたクロック信号であるk−clock信号Kを出力する。k−clock信号Kは、具体的には、波長の走査の過程において、検査光Pの波数kが所定の等しい変化量(波数変化量Δk)だけ変化したタイミングで立ち上り及び立ち下りを交互に繰り返してなるクロック信号である。
なお、波数等間隔クロック出力部101は、例えば、波長走査光源100から出力された検査光Pの一部を取り込んで、マッハツェンダー干渉計、光検出器等に入力することでk−clock信号Kを生成する(例えば、特許文献4等を参照)。
また、波長走査光源ユニット10は、検査光Pの波長走査が開始されるタイミングを示す開始信号T(トリガ信号)を出力する。
The wavelength scanning
The wavelength
The wave number equal interval
The wave number equal interval
Further, the wavelength scanning
光カプラ110及び光カプラ111は、入力された光を規定された比率で分配する素子である。波長走査光源ユニット10から光カプラ110に入力された検査光Pは、所定の比率で分配され、それぞれ、光サーキュレータ120、光サーキュレータ121に伝送される。
The
光サーキュレータ120、121は、光の進路を一方向に規制して出力する素子である。
光カプラ110から光サーキュレータ120に入力された検査光Pは、コリメート光生成ユニット130(後述)、可動ミラー14及び対物レンズ132を介して撮影対象物X(例えば、人眼の角膜から水晶体後面付近)に照射される。可動ミラー14の角度が変化することで、撮影対象物Xのうち所望する位置に検査光Pが照射される。検査光Pが撮影対象物Xで反射してなる対象物反射光Pxは、光サーキュレータ120を介して、光カプラ111に伝送される。
一方、光カプラ110から光サーキュレータ121に入力された検査光Pは、コリメート光生成ユニット131(後述)及び対物レンズ133を介して基準ミラー15に照射される。検査光Pが基準ミラー15で反射してなる参照反射光Pmは、光サーキュレータ121を介して光カプラ111に伝送される。
撮影対象物Xで反射して戻ってきた対象物反射光Pxと、基準ミラー15で反射して戻ってきた参照反射光Pmと、が光カプラ111で合波されることで、対象物反射光Pxと参照反射光Pmとの干渉光が生成される。
The
The inspection light P input from the
On the other hand, the inspection light P input from the
The object reflected light Px reflected and returned by the photographic object X and the reference reflected light Pm reflected and returned by the
コリメート光生成ユニット130は、光サーキュレータ120に接続された光ファイバの先端Qから出射された検査光Pを入力し、当該検査光Pをコリメート光(平行光)にして出力する。コリメート光生成ユニット130から出力されるコリメート光(検査光P)は、可動ミラー14及び対物レンズ132を通じて撮影対象物Xに照射される。
コリメート光生成ユニット131は、光サーキュレータ121に接続された光ファイバの先端Qから出射された検査光Pを入力し、当該検査光Pをコリメート光(平行光)にして出力する。コリメート光生成ユニット131から出力されるコリメート光(検査光P)は、対物レンズ133を通じて基準ミラー15に照射される。
コリメート光生成ユニット130、131は、コンピュータ20(後述)からの制御に従って、コリメート光として出力される検査光Pのビーム径を連続的に変更可能とする。コリメート光生成ユニット130、131は、互いに同等の構造を有している。コリメート光生成ユニット130、131の具体的な構成については後述する。
The collimated
The collimated
The collimated
差動光検出器16は、対象物反射光Pxと参照反射光Pmとの干渉光を差動入力するとともに、同相ノイズが除去された干渉光の強度(振幅)を示す電気信号である干渉信号Cを出力する。干渉信号Cは、コンピュータ20に搭載されているA/D変換器21に入力される。
The
コンピュータ20は、A/D変換器21と、CPU22(制御部)と、操作部23と、を有してなる。
A/D変換器21は、干渉信号C(干渉光の強度)をサンプリングしてサンプリングデータ(デジタルデータ)に変換する。本実施形態に係るA/D変換器21の具体的態様については後述する。
The
The A /
CPU22は、予め用意された専用のプログラムが読み込まれて動作することで、光干渉断層撮影装置1の動作全体を司る。特に、本実施形態に係るCPU22は、A/D変換器21を通じて取得されたサンプリングデータに基づいて、撮影対象物Xの断層状態を示す断層画像データを生成する断層画像生成部として機能する。
また、CPU22は、オペレータ(操作者)の操作を操作部23(後述)から受け付けて、コリメート光生成ユニット130、131に向けて制御信号を出力する。
The
Further, the
操作部23は、例えば、キーボード、マウス、タッチセンサ等であって、光干渉断層撮影装置1のオペレータによる操作を受け付けるユーザーインターフェイスである。
The
以上、第1の実施形態に係る光干渉断層撮影装置1の全体構成を説明した。本実施形態においては、光干渉断層撮影装置1は、波長走査光源100を有する波長走査(掃引)型光干渉断層撮影装置(Swept source OCT;SS−OCT)であるものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
例えば、他の実施形態に係る光干渉断層撮影装置1は、波長固定光源と分光器とを用いてフーリエ空間で検出するスペクトラルドメイン光干渉断層撮影装置(Spectral-domain OCT;SD−OCT)等であってもよい。
The overall configuration of the optical
For example, an optical
(コリメート光生成ユニットの構成)
図2は、第1の実施形態に係るコリメート光生成ユニットの構成を示す図である。
図2(a)、(b)に示すように、コリメート光生成ユニット130は、焦点可変レンズ1300とレンズ位置変更部1301とを有してなる。
(Configuration of collimated light generation unit)
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the collimated light generation unit according to the first embodiment.
As shown in FIGS. 2A and 2B, the collimated
焦点可変レンズ1300は、CPU22(図1)からの制御信号に従って、所定の範囲内で、焦点距離fを所望に、連続的に変更することができる。
焦点可変レンズ1300は、光ファイバの先端Qから離れた位置に配置される。具体的には、焦点可変レンズ1300は、その光軸が、図2に示す軸線Lと一致するように配置される。ここで、軸線Lは、光ファイバの先端Qから出射される光芒(検査光Pの拡がり)の中心軸である。
レンズ位置変更部1301は、いわゆる直動機構であって、CPU22からの制御信号に従って、焦点可変レンズ1300の位置を連続的に並進移動させる。レンズ位置変更部1301は、例えば、ガイドレールとモータ(図示せず)等とによって構成される。レンズ位置変更部1301は、焦点可変レンズ1300の姿勢を維持したまま、軸線Lに沿って移動させる。このように、レンズ位置変更部1301は、光ファイバの先端から焦点可変レンズ1300までの距離を連続的に変更可能とする。
The
The
The lens
次に、CPU22の、コリメート光生成ユニット130に対する制御の内容について図2(a)、(b)を参照しながら説明する。
CPU22は、光ファイバの先端Qから焦点可変レンズ1300までの距離Dと、焦点可変レンズの焦点距離fと、を一致させるように焦点可変レンズ1300の焦点距離fを変更する。なお、「光ファイバの先端Qから焦点可変レンズ1300までの距離D」とは、厳密には、光ファイバの先端Qから焦点可変レンズ1300の中心までの位置を意味している。
Next, the contents of control performed by the
The
例えば、図2(a)に示すように、CPU22は、焦点可変レンズ1300に向けて所定の制御信号を出力し、当該焦点可変レンズ1300の焦点距離fをある焦点距離f1に設定する(f=f1)。この場合、CPU22は、更に、レンズ位置変更部1301に向けて制御信号を出力し、光ファイバの先端Qから焦点可変レンズ1300までの距離Dを焦点距離f1に一致させる(D=f1、図2(a)参照)。
この場合、光ファイバの先端Qから出射される検査光Pは、焦点可変レンズ1300を通過した後、ビーム径d1のコリメート光(平行光)となって出力される。
For example, as shown in FIG. 2A, the
In this case, the inspection light P emitted from the tip Q of the optical fiber passes through the
また、図2(b)に示すように、CPU22は、焦点可変レンズ1300に向けて所定の制御信号を出力し、当該焦点可変レンズ1300の焦点距離fを、焦点距離f1よりも大きい焦点距離f2(f2>f1)に設定する(f=f2)。この場合、CPU22は、更に、レンズ位置変更部1301に向けて制御信号を出力し、光ファイバの先端Qから焦点可変レンズ1300までの距離Dを焦点距離f2に一致させる(D=f2、図2(b)参照)。
この場合、光ファイバの先端Qから出射される検査光Pは、焦点可変レンズ1300を通過した後、ビーム径d2のコリメート光(平行光)となって出力される。この場合(f=f2、D=f2の場合)におけるビーム径d2は、f=f1、D=f1の場合におけるビーム径d1よりも大きい。
このように、コリメート光生成ユニット130は、焦点可変レンズ1300の焦点距離fと、光ファイバの先端Qから焦点可変レンズ1300までの距離Dとを一致させながら連続的に変化させることで、コリメート光である検査光Pのビーム径を連続的に変化させることができる。
Further, as shown in FIG. 2B, the
In this case, the inspection light P emitted from the tip Q of the optical fiber passes through the
As described above, the collimated
なお、検査光Pを基準ミラー15に導くためのコリメート光生成ユニット131は、図2に示すコリメート光生成ユニット130と同等の構成とされている。即ち、コリメート光生成ユニット131は、図2に示す焦点可変レンズ1300及びレンズ位置変更部1301に相当する焦点可変レンズ、レンズ位置変更部を具備している。
また、CPU22は、コリメート光生成ユニット131を、コリメート光生成ユニット130と同じように制御する。つまり、コリメート光生成ユニット130から出力される検査光Pのビーム径が“d1”である場合、コリメート光生成ユニット131から出力される検査光Pのビーム径も“d1”となるように制御する。このようにすることで、対象物反射光Pxと参照反射光Pmとの光路長を常に同一とすることができる。
The collimated
Further, the
(コリメート光生成ユニットの機能)
図3は、第1の実施形態に係るコリメート光生成ユニットの機能を説明する図である。
図3は、撮影対象物Xと対物レンズ132との関係を示している。図3を参照しながら、コリメート光生成ユニット130を用いてコリメート光である検査光Pのビーム径を変化させたことの作用について説明する。
(Function of collimated light generation unit)
FIG. 3 is a diagram illustrating the function of the collimated light generation unit according to the first embodiment.
FIG. 3 shows the relationship between the object X and the
OCT等、対物レンズを介した観察や撮影における横分解能Δx、焦点深度bは、それぞれ、式(1)、(2)のように計算される。 The lateral resolution Δx and the depth of focus b in observation and photographing through an objective lens such as OCT are calculated as in equations (1) and (2), respectively.
式(1)、(2)において、“f”は対物レンズ132の焦点距離、“d”は検査光Pのビーム径、“λ”は検査光Pの中心波長である。
式(1)によれば、横分解能Δxを向上させるためには、“f”(焦点距離)の小さい対物レンズを使うか、“d”(ビーム径)を大きくすればよい。ただし、式(2)のとおり、“f”を小さくする、又は、“d”を大きくすると、焦点深度bは小さくなるので、横分解能Δxと焦点深度bとはトレードオフの関係にある。焦点深度bは、焦点距離fに対する対物レンズと撮影対象物Xとの距離のずれの許容量に相当し、大きいほど広範囲な観察をしやすくなる。
In equations (1) and (2), “f” is the focal length of the
According to Equation (1), in order to improve the lateral resolution Δx, an objective lens having a small “f” (focal length) may be used, or “d” (beam diameter) may be increased. However, as shown in Expression (2), when “f” is decreased or “d” is increased, the depth of focus b is decreased. Therefore, the lateral resolution Δx and the depth of focus b are in a trade-off relationship. The focal depth b corresponds to an allowable amount of deviation in the distance between the objective lens and the photographing object X with respect to the focal length f, and the larger the depth, the easier it is to observe in a wide range.
横分解能Δx、焦点深度bを変更する際に、対物レンズ132の焦点距離fを変更しようとすると、撮影対象物Xの位置を、その都度変更する必要がある。そうすると、観察範囲を高速かつ連続的に変更することができない。そこで、本実施形態においては、対物レンズ132の焦点距離fは“ft”で固定とし、その代わりに、“d”(ビーム径)を変更することで、横分解能Δx、焦点深度bを変更可能とする。
図3(a)に示す通り、検査光Pのビーム径dをd1(<d2)とすることで、焦点深度b及び横分解能Δxを大きくする。これにより、オペレータは広域的な観察を行うことができる。
また、図3(b)に示す通り、検査光Pのビーム径dをd2(>d1)とすることで、横分解能Δx及び焦点深度bを小さくする。これにより、オペレータは局所的な観察を行うことができる。
なお、いずれの場合も、対物レンズ132から撮影対象物Xの観察面までの距離D’(=ft)を変化させる必要はない(図3(a)、(b)参照)。
When changing the lateral resolution Δx and the focal depth b, if the focal length f of the
As shown in FIG. 3A, the depth of focus b and the lateral resolution Δx are increased by setting the beam diameter d of the inspection light P to d1 (<d2). Thereby, the operator can perform wide-area observation.
Further, as shown in FIG. 3B, by setting the beam diameter d of the inspection light P to d2 (> d1), the lateral resolution Δx and the focal depth b are reduced. Thereby, the operator can perform local observation.
In any case, it is not necessary to change the distance D ′ (= ft) from the
(作用、効果)
以上、第1の実施形態に係る光干渉断層撮影装置1は、コリメート光生成ユニット130、131を具備することで、対物レンズ132に供給するコリメート光(検査光P)のビーム径を所望に連続的に変更することができる。これにより、対物レンズ132の焦点位置を変えることなく、横分解能Δx、焦点深度bを連続的(シームレス)に変更でき、広域的な観察と局所的な観察との両立を図ることができる。
(Function, effect)
As described above, the optical
<第2の実施形態>
次に、第2の実施形態に係る光干渉断層撮影装置を、図4〜図5を参照しながら説明する。
<Second Embodiment>
Next, an optical coherence tomography apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
(コリメート光生成ユニットの構成)
図4は、第2の実施形態に係るコリメート光生成ユニットの構成を示す図である。
第2の実施形態に係る光干渉断層撮影装置1の全体構成は、第1の実施形態(図1)と同様であるため、図示を省略する。第2の実施形態に係る光干渉断層撮影装置1は、コリメート光生成ユニット130、131の構成が第1の実施形態と異なる。
(Configuration of collimated light generation unit)
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a collimated light generation unit according to the second embodiment.
Since the overall configuration of the optical
図4(a)、(b)に示すように、第2の実施形態に係るコリメート光生成ユニット130は、2つの焦点可変レンズ1300a、1300bと、固定コリメートレンズ1302とを有してなる。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the collimated
固定コリメートレンズ1302は、焦点距離が固定された通常のレンズであり、光ファイバの先端Qから離れた位置に配置される。固定コリメートレンズ1302は、その光軸が、図4に示す軸線Lと一致するように配置される。光ファイバの先端Qから固定コリメートレンズ1302までの距離は、固定コリメートレンズ1302の焦点距離と一致する。したがって、光ファイバの先端Qから出射された検査光Pは、固定コリメートレンズ1302によって一度コリメート光に成形される。
The fixed
図4(a)、(b)に示す通り、焦点可変レンズ1300a(第1焦点可変レンズ)及び焦点可変レンズ1300b(第2焦点可変レンズ)は、それぞれの光軸が軸線Lと一致するように配置される。焦点可変レンズ1300bは、焦点可変レンズ1300aから所定の距離D0だけ離れた位置に配置されている。焦点可変レンズ1300a、1300bは固定設置されている。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
焦点可変レンズ1300aは、固定コリメートレンズ1302を通じて生成されたコリメート光(検査光P)を入射し、当該入射された検査光Pを、設定された焦点距離f(<D0)だけ離れた位置(集光点R)で集光する。
焦点可変レンズ1300bは、焦点可変レンズ1300aから出射された検査光Pを入射し、再びコリメート光として検査光Pを出射する。
焦点可変レンズ1300a、1300bは、CPU22(図1)からの制御信号に従って、それぞれ独立に、焦点距離fを所望に、連続的に変更することができる。
The
The
The
第2の実施形態に係るCPU22は、焦点可変レンズ1300aの焦点距離(第1焦点距離fa)と、焦点可変レンズ1300bの焦点距離(第2焦点距離fb)との和が所定距離D0に一致するように、第1焦点距離及び第2焦点距離を変更する。
以下、第2の実施形態に係るCPU22の制御の詳細について、図4(a)、(b)に示す例を参照しながら説明する。
In the
Hereinafter, details of the control of the
例えば、図4(a)に示すように、CPU22は、焦点可変レンズ1300aに向けて所定の制御信号を出力し、当該焦点可変レンズ1300aの第1焦点距離faを“fa1”に設定する(fa=fa1)。この場合、CPU22は、更に、焦点可変レンズ1300bに向けて所定の制御信号を出力し、当該焦点可変レンズ1300bの第2焦点距離fbを“fb1”に設定する(fb=fb1)。
ここで、CPU22は、焦点可変レンズ1300aの第1焦点距離fa(=fa1)と、焦点可変レンズ1300bの第2焦点距離fb(=fb1)との和が、焦点可変レンズ1300aから焦点可変レンズ1300bまでの距離D0に一致するように、第1焦点距離fa、第2焦点距離fbを変更する(fa1+fb1=D0)。
For example, as shown in FIG. 4A, the
Here, the
このようにすると、検査光Pは、まず、焦点可変レンズ1300aから距離Da=fa1だけ離れた位置の集光点Rに集光される。そして、集光点Rから焦点可変レンズ1300bまでの距離Dbは、第2焦点距離fb(=fb1)に一致する。したがって、焦点可変レンズ1300a及び焦点可変レンズ1300bを通過した結果、検査光Pは、ビーム径d1のコリメート光に成形される。
In this way, the inspection light P is first condensed at a condensing point R at a position away from the
また、図4(b)に示すように、CPU22は、焦点可変レンズ1300aに向けて所定の制御信号を出力し、当該焦点可変レンズ1300aの第1焦点距離faを、“fa1”よりも小さい“fa2”に設定する(fa=fa2<fa1)。この場合、CPU22は、更に、焦点可変レンズ1300bに向けて所定の制御信号を出力し、当該焦点可変レンズ1300bの第2焦点距離fbを“fb2”に設定する(fb=fb2)。
ここで、CPU22は、第1焦点距離fa(=fa2)と第2焦点距離fb(=fb2)との和が、距離D0に一致するように、第1焦点距離fa、第2焦点距離fbを変更する(fa2+fb2=D0)。この場合では、第1焦点距離faが小さくなった分、第2焦点距離fbを大きくするので、fb2>fb1となる。
Further, as shown in FIG. 4B, the
Here, the
検査光Pは、まず、焦点可変レンズ1300aから距離Da=fa2(<fa1)だけ離れた位置の集光点Rに集光される。そして、集光点Rから焦点可変レンズ1300bまでの距離Dbは、第2焦点距離fb(=fb2>fb1)に一致する。したがって、焦点可変レンズ1300a及び焦点可変レンズ1300bを通過した結果、検査光Pは、ビーム径d2のコリメート光に成形される。
ここで、図4(b)の場合における集光点Rの位置は、図4(a)に示す場合よりも焦点可変レンズ1300aに近い。そうすると、集光点Rから焦点可変レンズ1300bまでの距離Dbが長くなり、その分、焦点可変レンズ1300bから出射されるコリメート光のビーム径が大きくなる(d2>d1)。
The inspection light P is first condensed at a condensing point R at a position away from the
Here, the position of the condensing point R in the case of FIG. 4B is closer to the
第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様に、検査光Pのビーム径dをd1(<d2)とすることで、焦点深度b及び横分解能Δxを大きくすることができる。これにより、オペレータは広域的な観察を行うことができる。また、検査光Pのビーム径dをd2(>d1)とすることで、横分解能Δx及び焦点深度bを小さくすることができる。これにより、オペレータは局所的な観察を行うことができる(式(1)、(2)及び図3(a)、(b)参照)。 Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the depth of focus b and the lateral resolution Δx can be increased by setting the beam diameter d of the inspection light P to d1 (<d2). Thereby, the operator can perform wide-area observation. Further, by setting the beam diameter d of the inspection light P to d2 (> d1), the lateral resolution Δx and the depth of focus b can be reduced. Thereby, the operator can perform local observation (refer to formulas (1) and (2) and FIGS. 3 (a) and 3 (b)).
第2の実施形態に係るコリメート光生成ユニット131(検査光Pを基準ミラー15に導くためのコリメート光生成ユニット、図1参照)は、図4(a)、(b)に示すコリメート光生成ユニット130と同等の構成とされている。即ち、コリメート光生成ユニット131は、図4(a)、(b)に示す焦点可変レンズ1300a、1300b及び固定コリメートレンズ1302に相当する2つの焦点可変レンズ、固定コリメートレンズを具備している。
また、第2の実施形態に係るCPU22は、コリメート光生成ユニット131を、コリメート光生成ユニット130と同じように制御する。つまり、コリメート光生成ユニット130から出力される検査光Pのビーム径が“d1”である場合、コリメート光生成ユニット131から出力される検査光Pのビーム径も“d1”となるように制御する。このようにすることで、対象物反射光Pxと参照反射光Pmとの光路長を常に同一とすることができる。
The collimated light generation unit 131 (a collimated light generation unit for guiding the inspection light P to the
Further, the
(作用、効果)
以上のように、第2の実施形態に係るコリメート光生成ユニット130は、固定コリメートレンズ1302と、2つの焦点可変レンズ1300a、1300bとを有してなる。また、CPU22は、“fa+fb=D0”の条件を常に満たすように、2つの焦点可変レンズ1300a、1300bの焦点距離(第1焦点距離fa、第2焦点距離fb)を変更する。
このようにすることで、レンズ位置変更部1301(図2)のような駆動機構を用いずともコリメート光(検査光P)のビーム径を連続的に変更することができる。したがって、機械的な駆動を要しないため、観察範囲をより高速に変更することができる。また、駆動機構を排することで、装置としての信頼性の向上をも図ることもできる。
(Function, effect)
As described above, the collimated
By doing so, the beam diameter of the collimated light (inspection light P) can be continuously changed without using a driving mechanism such as the lens position changing unit 1301 (FIG. 2). Therefore, since mechanical drive is not required, the observation range can be changed at a higher speed. Further, the reliability of the device can be improved by eliminating the drive mechanism.
(コリメート光生成ユニットの更なる機能)
図5、図6は、それぞれ、第2の実施形態に係るコリメート光生成ユニットの更なる機能を説明する第1図、第2図である。
図5、図6を参照しながら、第2の実施形態に係るコリメート光生成ユニット130の更なる機能について説明する。
(Further functions of the collimated light generation unit)
5 and 6 are first and second diagrams, respectively, for explaining further functions of the collimated light generating unit according to the second embodiment.
Further functions of the collimated
第2の実施形態に係るCPU22は、“fa+fb=D0”との条件を満たさないように制御する場合があってもよい。
The
例えば、焦点可変レンズ1300aの焦点距離(第1焦点距離fa)を“fa1”とした場合において、焦点可変レンズ1300bの焦点距離(第2焦点距離fb)を“fb1”とした場合、“fa1+fb1=D0”を満たし、ビーム径d1のコリメート光が形成されることは上述した通りである(図4(a)参照)。しかし、CPU22は、図5(a)に示すように、焦点可変レンズ1300bの焦点距離を“fb1”とはせず、“fb1”よりも大きい“fb3”(fb3>fb1)としてもよい。この場合、“fa1+fb3>D0”となる。
そうすると、焦点可変レンズ1300bは、焦点可変レンズ1300b自身の焦点距離fb3よりも近い位置に存在する集光点Rから検査光Pを入射するため、検査光Pはコリメート光とならず、発散光(焦点可変レンズ1300bから遠ざかるほどビーム径が広がる光線)となる。
For example, when the focal length (first focal length fa) of the
Then, since the
図5(a)のように形成された検査光P(発散光)は、可動ミラー14(図1)を介して対物レンズ132に入射する。当該検査光P(発散光)の、撮影対象物X周辺における状態を図6(a)に示す。
対物レンズ132は、発散光である検査光Pを入射すると、当該対物レンズ132の焦点距離ftよりも遠い位置に集光する。したがって、対物レンズ132の焦点距離ftよりも遠い位置に撮影対象物Xの観察面がある場合(D’>ft)に焦点を合わせることができる。
The inspection light P (diverging light) formed as shown in FIG. 5A enters the
When the inspection lens P that is diverging light is incident, the
また、CPU22は、図5(b)に示すように、焦点可変レンズ1300bの焦点距離を“fb1”とはせず、“fb1”よりも小さい“fb4”(fb4<fb1)としてもよい。この場合、“fa1+fb4<D0”となる。
そうすると、焦点可変レンズ1300bは、焦点可変レンズ1300b自身の焦点距離fb4よりも近い位置に存在する集光点Rから検査光Pを入射するため、検査光Pはコリメート光とならず、収束光(焦点可変レンズ1300bから遠ざかるほどビーム径が狭まる光線)となる。
Further, as shown in FIG. 5B, the
Then, since the
図5(b)のように形成された検査光P(収束光)は、可動ミラー14(図1)を介して対物レンズ132に入射する。当該検査光P(収束光)の、撮影対象物X周辺における状態を図6(b)に示す。
対物レンズ132は、収束光である検査光Pを入射すると、当該対物レンズ132の焦点距離ftよりも近い位置に集光する。したがって、対物レンズ132の焦点距離ftよりも近い位置に撮影対象物Xの観察面がある場合(D’<ft)に焦点を合わせることができる。
The inspection light P (converged light) formed as shown in FIG. 5B enters the
When the inspection light P that is convergent light is incident, the
以上のように、第2の実施形態に係るコリメート光生成ユニット130によれば、ビーム径を変更して観察範囲を連続的に変更できるばかりでなく、焦点可変レンズ1300bの焦点距離(第2焦点距離fb)を調節して、撮影対象物Xの位置ずれ(対物レンズ132からの距離のずれ)を補正することができる。
なお、図5を用いた説明では、撮影対象物Xの位置ずれ補正に関し、焦点可変レンズ1300bの焦点距離(第2焦点距離fb)を調整する態様を説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限られない。即ち、他の実施形態に係るCPU22は、焦点可変レンズ1300aの焦点距離(第1焦点距離fa)を変更することで撮影対象物Xの位置ずれ補正を行ってもよい。
As described above, according to the collimated
In the description using FIG. 5, the aspect of adjusting the focal length (second focal length fb) of the variable
また、上述の説明において、「連続的」との用語の意味には、広域的な観察と局所的な観察との切り替え操作時に、オペレータが不便、不都合を感じない限度で、離散的なものも含まれるものとする。 In the above description, the term “continuous” may mean discrete as long as the operator does not feel inconvenience or inconvenience when switching between wide-area observation and local observation. Shall be included.
また、上述の各実施形態においては、上述したコンピュータ20の各種処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記各種処理が行われる。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
In each of the above-described embodiments, the processes of the various processes of the
上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。更に、コンピュータ20は、1台のコンピュータで構成されていても良いし、通信可能に接続された複数のコンピュータで構成されていてもよい。
The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, what is called a difference file (difference program) may be sufficient. Furthermore, the
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof in the same manner as included in the scope and gist of the invention.
1 光干渉断層撮影装置
10 波長走査光源ユニット
100 波長走査光源
101 波数等間隔クロック出力部
110、111 光カプラ
120、121 光サーキュレータ
130、131 コリメート光生成ユニット
1300、1300a、1300b 焦点可変レンズ
1301 レンズ位置変更部
1302 固定コリメートレンズ
132、133 対物レンズ
14 可動ミラー
15 基準ミラー
16 差動光検出器
20 コンピュータ
21 A/D変換器
22 CPU(制御部)
23 操作部
X 撮影対象物
DESCRIPTION OF
23 Operation part X Object to be photographed
Claims (5)
前記光ファイバの先端から出射された前記検査光を入射して当該検査光をコリメート光として出力するコリメート光生成ユニットと、
操作者による操作に基づいて前記コリメート光生成ユニットを制御する制御部と、
を備え、
前記コリメート光生成ユニットは、
前記制御部からの制御に従って、前記コリメート光として出力される前記検査光のビーム径を連続的に変更可能とする
光干渉断層撮影装置。 An optical fiber that guides the inspection light;
A collimated light generation unit that enters the inspection light emitted from the tip of the optical fiber and outputs the inspection light as collimated light; and
A control unit for controlling the collimated light generation unit based on an operation by an operator;
With
The collimated light generation unit is
An optical coherence tomography apparatus capable of continuously changing the beam diameter of the inspection light output as the collimated light in accordance with control from the control unit.
前記光ファイバの先端から離れた位置に配置された焦点可変レンズと、
前記光ファイバの先端から前記焦点可変レンズまでの距離を連続的に変更可能とするレンズ位置変更部と、
を備え、
前記制御部は、
前記光ファイバの先端から前記焦点可変レンズまでの距離と、前記焦点可変レンズの焦点距離と、を一致させるように前記焦点可変レンズの焦点距離を変更する
請求項1に記載の光干渉断層撮影装置。 The collimated light generation unit is
A variable focus lens disposed at a position away from the tip of the optical fiber;
A lens position changing unit capable of continuously changing the distance from the tip of the optical fiber to the variable focus lens;
With
The controller is
The optical coherence tomography apparatus according to claim 1, wherein the focal length of the variable focus lens is changed so that the distance from the tip of the optical fiber to the variable focus lens matches the focal length of the variable focus lens. .
前記光ファイバの先端から離れた位置に配置された固定コリメートレンズと、
前記固定コリメートレンズを通じて生成されたコリメート光が入射される第1焦点可変レンズと、
前記第1焦点可変レンズから所定距離だけ離れた位置に配置された第2焦点可変レンズと、
を備える請求項1に記載の光干渉断層撮影装置。 The collimated light generation unit is
A fixed collimating lens disposed at a position away from the tip of the optical fiber;
A first variable focus lens on which collimated light generated through the fixed collimator lens is incident;
A second variable focus lens disposed at a position away from the first variable focus lens by a predetermined distance;
An optical coherence tomography apparatus according to claim 1.
前記第1焦点可変レンズの焦点距離である第1焦点距離と、前記第2焦点可変レンズの焦点距離である第2焦点距離との和が前記所定距離に一致するように、前記第1焦点距離及び前記第2焦点距離を変更する
請求項3に記載の光干渉断層撮影装置。 The controller is
The first focal length is set such that a sum of a first focal length that is a focal length of the first variable focus lens and a second focal length that is a focal length of the second variable focus lens matches the predetermined distance. The optical coherence tomography apparatus according to claim 3, wherein the second focal length is changed.
前記コリメート光生成ユニットを制御して、前記コリメート光として出力される前記検査光のビーム径を連続的に変更可能とする
光干渉断層撮影方法。 Light using an optical coherence tomography apparatus comprising: an optical fiber that guides inspection light; and a collimated light generation unit that inputs the inspection light emitted from the tip of the optical fiber and outputs the inspection light as collimated light A coherence tomography method,
An optical coherence tomography method in which the collimated light generation unit is controlled to continuously change the beam diameter of the inspection light output as the collimated light.
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