JP6758900B2 - 眼科撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、光干渉断層法を用いて被検眼を断層撮像する眼科撮像装置に関する。

生体などの測定対象の断層像を非破壊、非侵襲で取得する方法として、光干渉断層撮像法（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、以下ＯＣＴという）が実用化されている。ＯＣＴは、特に眼科領域で被検眼の眼底における網膜の断層像が取得され、網膜の眼科診断等において広く利用されている。

ＯＣＴは、測定対象から反射した測定光と参照鏡から反射した参照光を干渉させ、その干渉した光強度の時間依存性または波数依存性を解析することにより断層像を得ている。このような光干渉断層像取得装置として、発振波長を変えることができる波長掃引光源を使用した波長掃引型の光コヒーレンストモグラフィー（ＳＳ−ＯＣＴ：Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置が知られている。

従来、ノイズ除去処理（例えば、ＤＣサブトラクション）によって、断層像上からＦＰＮ（Ｆｉｘ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｎｏｉｓｅ）を除去して、表示していた。しかしながら、ＳＳ−ＯＣＴの場合、波長掃引光源から発振させる波長の制御が複雑になる等の理由から、従来行われているノイズ除去を行った場合であっても、断層像上にノイズが現れることが、特許文献１に開示されている。特許文献１には、このノイズ成分が信号処理により除去された断層像を取得することが開示されている。

特開２０１３−１５６２２９号公報

ここで、好適な断層像を高速に取得するためには、信号処理の負荷が軽いことが望ましい。例えば、信号処理によるノイズ除去を行うことにより、断層像の表示が遅くなってしまうことがある。また、網膜等の観察対象とノイズとが重なった場合に信号処理でノイズ除去すること自体が難しい場合もあった。

一方、ノイズの原因は、眼科撮像装置の光学部材による散乱等によって生じることが知られている。眼科撮像装置は、一般的に、ファイバを用いて構成される。このとき、ファイバの射出端で散乱した光が参照光等と干渉することによりノイズが発生する可能性がある。

そこで、本発明の目的の一つは、ファイバの射出端で散乱した光に起因する断層像上のノイズが低減されるように、ファイバの射出端を構成することである。

本発明に係る眼科撮像装置の一つは、
波長掃引光源から射出された光を測定光と参照光とに分割する分割手段を有し、前記測定光を照射した被検眼からの戻り光と前記参照光とを合波して得た光に基づいて、前記被検眼の断層画像を撮る眼科撮像装置であって、
前記参照光の光路に設けられ、前記参照光を導くための導光部を含む第１のファイバと、
前記測定光の光路に設けられ、前記測定光を導くための導光部を含む第２のファイバと、を有し、
前記第１のファイバの導光部は、前記第１のファイバの導光部の径が前記第１のファイバの射出端に向かって徐々に拡大するように構成され、
前記第２のファイバの導光部は、前記第２のファイバの射出端において、前記第１のファイバの射出端における前記第１のファイバの導光部と異なるように構成される。

本発明によれば、ファイバの射出端で散乱した光に起因する断層像上のノイズが低減されるように、ファイバの射出端を構成することができる。

第一の実施形態における眼科撮像装置の全体構成の概略図。 ファイバの端面の構成を示す概略図。 第一の実施形態におけるファイバの端面の構成を示す概略図。 第一の実施形態におけるファイバの光の広がり方を説明する概略図である。 ファイバ端面の反射減衰量を示す図。 光干渉断層撮影法の干渉断層像の一例を示す図。 第二の実施形態における眼科撮像装置の全体構成の概略図。 コヒーレンスゲートステージの位置とコヒーレンスリバイバルゴーストの位置の関係を示す図。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。本発明はこれに限らないことは言うまでもない。

（第一の実施形態）
本実施形態では、光干渉信号から断層画像を生成する例を示す。

［眼科撮像装置の全体構成］
図１は、本実施形態における光干渉断層法を用いて被検眼を断層撮像する眼科撮像装置の構成例を示す図である。本実施形態における眼科撮像装置は、光干渉断層信号を取得する光干渉断層取得部１００と制御部１４３とから構成される。まず、制御部１４３は、さらに信号処理部１４４、信号取得制御部１４５、表示制御部１４９と表示部１４６から構成される。また、信号処理部１４４は、さらに画像生成部１４７とマップ生成部１４８から構成される。

＜ＯＣＴ装置１００の構成＞
ＯＣＴ装置１００の構成について説明する。まず、光源１０１は、波長掃引光源であり、例えば、掃引中心波長１０５０ｎｍ、掃引幅１００ｎｍで掃引しながら光を射出する。光源１０１は、共振器（不図示）を有する。共振器は光源内部に有する場合と、光源の外部に有する場合がある。共振器長は、例えば５０ｍｍの長さを有する。なお、本実施形態における眼科撮像装置は、発振させる波長を変えることができる波長掃引光源を使用した波長掃引型の光コヒーレンストモグラフィー（ＳＳ−ＯＣＴ：Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置であるが、他の種類のＯＣＴ（例えば、ＳＤ−ＯＣＴ）でも良い。

光源１０１から射出された光はファイバ１０２を介して、ビームスプリッタ１１０に導かれ、測定光（ＯＣＴ測定光とも言う）と参照光（ＯＣＴ測定光に対応する参照光とも言う）に分岐される。ビームスプリッタ１１０の分岐比は、７０（参照光）：３０（測定光）である。分岐された測定光は、測定光の光路に設けられた第２のファイバの一例であるファイバ１１１を介して射出され、コリメータ１１２によって平行光とされる。ファイバ１１１の端部１１１ａの詳細については、後述する。平行光となった測定光は、被検眼１１８の眼底Ｅｒにおいて測定光を走査するガルバノスキャナ１１４、スキャンレンズ１１５、フォーカスレンズ１１６を介して被検眼１１８に入射する。ここで、ガルバノスキャナ１１４は単一のミラーとして記載したが、実際は被検眼１１８の眼底Ｅｒをラスタースキャンするように不図示の２枚のガルバノスキャナ、Ｘ軸スキャナー１１４ａとＹ軸スキャナー１１４ｂ、によって構成している。また、フォーカスレンズ１１６はステージ１１７上に固定されており、光軸方向に動くことで、フォーカス調整することができる。ガルバノスキャナ１１４とステージ１１７は信号取得制御部１４５によって制御され、被検眼１１８の眼底Ｅｒの所望の範囲（断層画像の取得範囲、断層画像の取得位置、測定光の照射位置とも言う）で測定光を走査することができる。

なお、本実施形態では詳細な説明はしていないが、眼底Ｅｒの動きを検出し、ガルバノスキャナ１１４のミラーを眼底Ｅｒの動きに追従させて走査させるトラッキング機能が付与されていることが望ましい。トラッキング方法については一般的な技術を用いて行うことが可能であり、リアルタイムで行うことも、ポストプロセッシングで行うことも可能である。リアルタイムで行う場合、例えば、走査型レーザ検眼鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ：ＳＬＯ）を用いる方法がある。これは眼底Ｅｒについて、ＳＬＯを用いて光軸に対して垂直な面内の２次元画像（眼底表面画像）を経時的に取得し、画像中の血管分岐などの特徴箇所を抽出する。取得する２次元画像中の特徴箇所がどのように動いたかを眼底Ｅｒの移動量として算出し、算出した移動量をガルバノスキャナ１１４にフィードバックすることでリアルタイムトラッキングを行うことができる。

測定光は、ステージ１１７上に乗ったフォーカスレンズ１１６により、被検眼１１８に入射し、眼底Ｅｒにフォーカスされる。眼底Ｅｒを照射した測定光は各網膜層で反射・散乱し、上述の光学経路をビームスプリッタ１１０に戻る。ビームスプリッタ１１０に入射した測定光の戻り光はファイバ１２６を経由し、ビームスプリッタ１２８に入射する。一方、ビームスプリッタ１１０で分岐された参照光は、ファイバ１１９ａ、偏光制御器１５０、ファイバ１１９ｂを経由し、ファイバの端部１１９ｃで射出され、コリメータ１２０によって平行光とされる。ファイバの端部１１９ｃの詳細については、後述する。偏光制御器１５０は参照光の偏光を所望の偏光状態へ変化させることができる。参照光は分散補償ガラス１２２、ＮＤフィルタ１２３、コリメータ１２４を介し、ファイバ１２７のファイバ端１２７ａに入射する。コリメータレンズ１２４とファイバ１２７の一端はコヒーレンスゲートステージ１２５の上に固定されており、被検者の眼軸長の相違等に対応して光軸方向に駆動するように、信号取得制御部１４５で制御される。ここで、参照光の光路に設けられたこれらのファイバは、第１のファイバの一例である。なお、本実施形態では参照光の光路長を変更する機構が設けられているが、測定光の光路と参照光の光路との光路長差を変更できればよい。また、投光側のファイバの端部１１９ｃと受光側のファイバの端部１２７ａとが、一直線に対向する例で説明したが、反射ミラーで光路を折り曲げた構成であってもよい。

ファイバ１２７を通過した参照光はビームスプリッタ１２８に入射する。ビームスプリッタ１２８では測定光の戻り光と参照光が合波されて干渉光とされた上で二つに分割される。分割される干渉光は互いに反転した位相の干渉光（以下、正の成分および負の成分と表現する）となっている。分割された干渉光の正の成分はファイバ１２９を経由してディテクタ１４１の一方の入力ポートに入射する。一方、干渉光の負の成分はファイバ１３０を経由してディテクタ１４１の他方に入射する。ディテクタ１４１は差動検出器となっており、位相が１８０°反転した二つの干渉信号が入力すると、直流成分を除去し、干渉成分のみを出力する。ディテクタ１４１で検出された干渉信号は光の強度に応じた電気信号として出力され、断層画像生成部の一例である信号処理部１４４に入力する。

なお、検出された干渉信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器がディテクタ１４１の後段に設けられることが好ましい。また、Ａ／Ｄ変換器により干渉信号のサンプリングを行うクロック信号を生成するクロック生成部が第一の光路と第一の光路に対して光路長差を持つ第二の光路とから成る干渉計で構成されることが好ましい。ここで、光路長差はクロック信号の周波数に対応する。このとき、光源１０１から射出された光をビームスプリッタ１１０の前段で分割して得た光をクロック生成部の干渉計に導光するように構成されることが好ましいが、光源１０１から射出された光の一部をクロック生成部の干渉計に導光するように構成されれば良い。これにより、光源の波長掃引の安定性が低くても、略波数間隔で上記サンプリングを行うことができる。また、光源１０１から射出された光の一部を用いて、被検眼の断層画像のＡスキャン毎の開始と終了とを認識するためのトリガ信号を生成するトリガ生成部（例えば、ＦＢＧやエタロン）を有することが好ましい。

また、本実施形態において、光源部１０は光の波長を変化させる光源であれば特に限定されない。ＯＣＴ装置を用いて物体の情報を得るためには、この光源部から出る光の波長を連続的に変化させる必要がある。本実施形態における光源部２０として例えば、回折格子やプリズム等を用いた外部共振器型の波長掃引光源、共振器長可変のファブリペローチューナブルフィルタを用いる各種外部共振器型光源をもちいることができる。あるいは、サンプルドグレーティングを用いて波長を変化させるＳＳＧ−ＤＢＲや、ＭＥＭＳ機構を用いた波長可変のＶＣＳＥＬ（ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ）などを用いることもできる。また、ファイバレーザーを用いることもできる。ファイバレーザーとしては、分散チューニング方式でもよく、フーリエドメインモードロック方式であってもよい。なお、回折格子やプリズム等を用いた外部共振器型の波長掃引光源としては、共振器に回折格子を設けて光を分光させ、ポリゴンミラーや、回転する円盤上にストライプ状の反射ミラーを設けたものを用いて出射させる光の波長を連続的に変える波長掃引光源などが挙げられる。また、ＶＣＳＥＬは、一般的に、下部反射鏡と、活性層と、上部反射鏡と、をこの順に有し、活性層と上部反射鏡との間に空隙部を備え、上部反射鏡と下部反射鏡との少なくともいずれか一方の光軸方向の位置を変化させることで、出射する光の波長を変化させる面発光レーザとして構成される。

＜制御部１４３＞
本装置全体を制御するための制御部１４３について説明する。制御部１４３は、信号処理部１４４、信号取得制御部１４５、表示部１４６、表示制御部１４９によって構成される。また、信号処理部１４４はさらに、画像生成部１４７とマップ生成部１４８を持つ構成となっている。画像生成部１４７は送られる電気信号から輝度画像を生成する機能を有し、マップ生成部１４８は輝度画像から層情報（網膜のセグメンテーション）を生成する機能を有する。また、信号取得制御部１４５は、上述の通りに各部を制御する。信号処理部１４４はディテクタ１４１から出力される信号に基づき、画像の生成、生成された画像の解析、解析結果の可視情報の生成を行う。また、信号処理部１４４で生成される画像や解析結果は、表示制御部１４９に送られ、表示制御部１４９は表示部１４６の表示画面に表示させる。ここで、表示部１４６は、例えば液晶等のディスプレイである。なお、信号処理部１４４で生成された画像データは表示制御部１４９に送られた後、表示部１４６に有線で送信されてもよいし、無線で送信されてもよい。また、本実施形態において表示部１４６等は制御部１４３に含まれているが、本発明はこれに限らず、制御部１４３とは別に設けられても良く、例えばユーザが持ち運び可能な装置の一例であるタブレットでもよい。この場合、表示部にタッチパネル機能を搭載させ、タッチパネル上で画像の表示位置の移動、拡大縮小、表示される画像の変更等を操作可能に構成することが好ましい。

以上が、被検体１１８のある１点における断層に関する情報の取得のプロセスの説明である。このように被検体１１８の奥行き方向の断層に関する情報を取得することをＡ−ｓｃａｎと呼ぶ。また、Ａ−ｓｃａｎと直交する方向で被検体の断層に関する情報、すなわち２次元画像を取得するための走査方向をＢ−ｓｃａｎ、更にＡ−ｓｃａｎ、及びＢ−ｓｃａｎのいずれの走査方向とも直交する方向に走査することをＣ−ｓｃａｎと呼ぶ。３次元断層像を取得する際に眼底面内に２次元ラスター走査する場合、高速な走査方向がＢ−ｓｃａｎ、Ｂ−ｓｃａｎをその直交方向に並べて走査する低速な走査方向をＣ−ｓｃａｎと呼ぶ。Ａ−ｓｃａｎ及びＢ−ｓｃａｎを行うことで２次元の断層像が得られ、Ａ−ｓｃａｎ、Ｂ−ｓｃａｎ及びＣ−ｓｃａｎを行うことで、３次元の断層像を得ることができる。Ｂ−ｓｃａｎ、Ｃ−ｓｃａｎは、上述したガルバノスキャナ１１４により行われる。

なお、不図示のＸ軸スキャナー１１４ａ、Ｙ軸スキャナー１１４ｂは、それぞれ回転軸が互いに直交するよう配置された偏向ミラーで構成されている。Ｘ軸スキャナー１１４ａは、Ｘ軸方向の走査を行い、Ｙ軸スキャナー１１４ｂは、Ｙ軸方向の走査を行う。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の各方向は、眼球の眼軸方向に対して垂直な方向で、互いに垂直な方向である。また、Ｂ−ｓｃａｎ、Ｃ−ｓｃａｎのようなライン走査方向と、Ｘ軸方向またはＹ軸方向とは、一致していなくてもよい。このため、Ｂ−ｓｃａｎ、Ｃ−ｓｃａｎのライン走査方向は、撮像したい２次元の断層像あるいは３次元の断層像に応じて、適宜決めることができる。

次に、本実施形態におけるファイバの射出端の詳細とその効果について説明する。まず、その効果を説明するために、コヒーレンスリバイバルゴーストについて説明する。コヒーレンスリバイバルとは、コヒーレンスゲートが波長掃引光源の共振器長の周期でいくつも存在するように振る舞うことである。そして、コヒーレンスリバイバルゴーストとは、リバイバルされたコヒーレンスゲートと眼科撮像装置に配置された各光学部材の反射光との干渉によって、ゴーストとなって断層像に現れた像のことである。なお、コヒーレンスリバイバルゴーストは、波長掃引光源が上述した外部共振器型である場合に顕著に現れる。これは、外部共振器型は、共振器長に対応する多重マルチモードが常時存在し、この中から射出される光の波長を順次選択する構成であるため、共振器長に対応するコヒーレンスリバイバルが生じるためである。一方、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ等は、ミラーをＭＥＭＳ駆動することにより射出される光を順次生成するものである。

より具体的には、以下の通りである。まず、外部共振器型の波長掃引光源は、光源内部又は外部にミラーやフィルタを組み合わせた共振器により光を共振させている。波長掃引光源から射出された光を分岐し合波させた場合、２つの光の光路長差が共振器の長さの整数倍となる場合に干渉が起こる。このような干渉をコヒーレンスリバイバルと呼ぶ。ＯＣＴでは、測定光と参照光の光路長が等しくなる時の干渉を利用して画像を得ている。共振器を用いた波長掃引光源を使用するＳＳ−ＯＣＴでは、合波する光の光路長差が、共振器の長さの整数倍となる場合でもコヒーレンスリバイバルにより干渉が発生する。所定の測定光と参照光の組合せ以外で干渉が発生するとノイズとなる。このノイズをコヒーレンスリバイバルゴーストと呼ぶ。測定光と参照光以外の光としては、例えば光路中の空気と光学素子との界面による反射光が挙げられる。

なお、ＳＳ−ＯＣＴの高感度化及び、撮像範囲の拡大、高速化の要請により、コヒーレンスリバイバルゴーストのさらなる対策が必要となってきた。すなわち、高感度化の観点でいうと、眼科撮像装置がＳＮ比で９０ｄＢを超える感度となると、眼底における反射率（１０^−６程度（−６０ｄＢ程度））に対し、同程度ないし２桁弱い強度（−８０ｄｂ）のゴーストも目立つようになる。一方、撮像範囲の拡大に伴い、撮像範囲が光源の共振器長よりも広くなると、光路長の調整でゴーストが撮像範囲外となるようにすることができなくなる。ゴーストを避けるために撮像範囲が制限される場合があった。

ここで、断層像においてコヒーレンスリバイバルゴーストがある例を図６（ａ）に、断層像においてコヒーレンスリバイバルゴーストがない例を図６（ｂ）に示す。図６（ａ）に示すように断層像において、網膜からの反射信号３００に対し、コヒーレンスリバイバルゴースト３０１が帯状に重なる。コヒーレンスリバイバルゴーストがある例において、コヒーレンスゲートステージ１２５の位置とコヒーレンスリバイバルゴーストの位置の関係を図８に示す。図８の横軸は、コヒーレンスゲートステージ１２５の位置を表し、中心が基準位置とした場合、右向きが参照光の光路長を増やす方向に相当する。また、図８の縦軸は、図６（ａ）の断層像の深さ方向（縦方向）に相当する。実線が、コヒーレンスゲートステージ１２５の位置に対するコヒーレンスリバイバルゴースト３０１の深さ位置を表す。図８に示すように、コヒーレンスゲートステージ１２５の移動に伴い、コヒーレンスリバイバルゴースト３０１の位置も変わる。網膜からの反射信号３００も同様に動くため、ゴーストの位置によっては観察の妨げとなる。ここで、コヒーレンスリバイバルゴーストの位置は、干渉する光同士の光路長差に依存する。光路長差が光源の共振器の長さの整数倍となる位置に現れる。ＯＣＴ装置の深さ方向の撮像範囲は、断層像の深さ方向の範囲及び参照光路の調整範囲の和となる。ＯＣＴ装置の撮像範囲が光源の共振器の長さよりも広い場合、撮像範囲の何れかの位置で光路長差が光源の共振器の長さの整数倍となり、撮像範囲内にゴーストが発生する。

本発明者らが鋭意検討した結果、コヒーレンスリバイバルは、測定光を投受光するファイバ端部及び参照光を投光するファイバ端部と、参照光とが干渉することが分かった。ファイバ端部が反射部となる理由について説明する。空気中に光を射出するファイバの端面には、反射抑制の為に斜め研磨がされている。斜め研磨の例を図２に示す。研磨角度θは８°程度が一般的である。ファイバを保持するフェルール２０１の内部にクラッド２０２及び光が通るコア２０３が配置されている。クラッド２０２とコア２０３との屈折率が異なる為、光はコア２０３とクラッド２０２の境界で全反射される。コア２０３内部を導光された光はファイバの端部から射出される。斜め研磨を施したファイバ端部における反射減衰量は−５０から−６０ｄｂとなる。また、ファイバの端部に反射防止膜をさらに施した場合、反射は１桁程度低減する。

本実施形態の干渉系では、測定光を投受光するファイバの端部１１１ａ及び参照光を投光するファイバの端部１１９ｃが存在する。測定光を投受光するファイバの端部１１１ａで反射する場合、反射光はファイバ１１１、ビームスプリッタ１１０、ファイバ１２６を経由して、ビームスプリッタ１２８で参照光と合波する。同様に、参照光を投光するファイバ端部１１９ｃで反射する場合、反射光はファイバ１１９、ビームスプリッタ１１０、ファイバ１２６を経由して、ビームスプリッタ１２８で参照光と合波する。眼底における反射率（１０^−６程度（−６０ｄＢ程度））に対し、ファイバ端部における反射減衰量は−５０から−６０ｄｂであり、無視できない強度となる。コヒーレンスゲートステージ１２５の移動によりファイバ端での反射光と参照光の光路長差が光源の共振器長の整数倍となる時に干渉が発生する。これにより、断層像においてコヒーレンスリバイバルゴーストが生じる。図６（ａ）ではコヒーレンスリバイバルゴーストを１か所だけ表示しているが、光源の共振器長と光路長差の関係及び撮像範囲によっては複数個所に現れる場合もある。例えば、撮像範囲内において、ファイバ端での反射光と参照光の光路長差が光源の共振器長の整数倍となる位置が複数あると、当該位置にそれぞれゴーストが発生する。また、反射部が複数ある場合も、複数のコヒーレンスリバイバルゴーストが発生する可能性がある。このとき、コヒーレンスリバイバルゴーストを低減するためには、ファイバ端部における反射光を眼底からの測定光に対し、十分小さい光量にする必要がある。十分小さい光量の目安としては、ＯＣＴ装置の検出器の検知限界（ノイズフロア）の光量を目安とすればよい。眼底の断層像を得るには、眼科撮像装置がＳＮ比で９０ｄＢ程度の感度があればよいので、ファイバ端部における反射減衰量を−９０ｄＢ以下とすればよい。

ここで、本実施形態におけるファイバ射出部について説明する。本実施形態では、測定光を投受光するファイバ端部１１１ａ、参照光を投光するファイバ端部１２７ｃのうち少なくとも一方のファイバの射出端における導光部の径をファイバの導光部の径（コア径）よりも大きくする。射出端の径を大きくすることで、反射を低減する。次に、本実施形態におけるファイバの射出端における導光部の径をファイバのコア径よりも大きくする形態について図３を使って説明する。図３は、ファイバの端部を表している。ファイバを保持するフェルール２０１の内部にクラッド２０２および光を導くための導光部の一例であるコア２０３が配置されている。本実施形態では、ファイバの射出端における径がコア２０３の径よりも大きい。図３（ａ）にＴＥＣ加工ファイバの例を、図３（ｂ）にコアレスファイバを接続する例を示す。なお、ファイバ端の処理として、ＯＣＴ分野や眼科分野では知られていないが、他の分野では、ＴＥＣ加工と、コアレスファイバの接続が知られている。ＴＥＣ加工は、熱拡散技術（ＴＥＣ：Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ−ｄｉｆｆｕｓｅｄ Ｅｘｐａｎｄｅｄ Ｃｏｒｅ）によりファイバのモードフィールド径を局所的に２から３倍に拡大させ、開口数（ＮＡ）を小さくする。ＴＥＣ加工ファイバを対向することで、軸ずれやギャップに対する許容範囲が広がり、接続損失が低減することが知られている（例えば、特開２００８−１９１３６９号公報）。また、コアレスファイバの接続は、ファイバの先端にコアレスファイバを融着接続する。コアレスファイバを配置することで、端面での反射を低減できることが知られている（例えば、特開平７−２８１０５４号公報）。

まず、ＴＥＣ加工ファイバは、ファイバ中のコア径ｄ１に対し、射出端でのコア径ｄ２を熱拡散により２から３倍に拡大する。コア径ｄ１は、使用する波長によっても異なるが、例えば、波長が１μｍ帯の場合、６μｍ程度である。ＴＥＣ加工により射出端でのコア径ｄ２は、１２から１８μｍ程度になる。所定のＴＥＣ加工によりファイバのモードフィールド径が拡大し、開口数（ＮＡ）が小さくなる。図３（ａ）のように、ファイバの導光部は、ファイバの射出端に向かって導光部の径が徐々に拡大されるように構成される。

また、コアレスファイバは、コア２０３の先端にコア２０３と同等の屈折率を有するコアレスファイバ２０４を接続する。図３（ｂ）において、コア２０３は、ファイバの射出端とは異なる位置における第１の径を有する第１の領域の一例であり、また、コアレスファイバ２０４は、射出端における第１の径よりも大きい第２の径を有する第２の領域の一例である。クラッド２０２及びコア２０３とコアレスファイバ２０４との融着により接続すればよい。なお、コアレスファイバ２０４の径ｄ３はクラッド２０２の径と同じとすれば、フェルール２０１の内部に収めることができる。コアレスファイバ２０４の径ｄ３やクラッドの径は、１２５μｍが代表的である。

図４にコアレスファイバを接続した時の光の広がり方を示す。コア２０３から射出した光Ｅは、コアレスファイバ２０４の端面で、出射光Ｅａと反射光Ｅｂとに分離する。反射光Ｅｂはコアレスファイバ２０４中を広がる。広がった反射光Ｅｂは、コアレスファイバ２０４とフェルール２０１との界面に到達すると、一部はフェルールを透過し、一部が反射される。反射光Ｅｂが直接コア２０３に入射しにくくなるため、コア２０３に戻る光は、通常の斜め研磨と比べて抑制される。コアレスファイバ２０４の長さは、コア２０３から射出した光Ｅがコアレスファイバ２０４中でフェルール２０１に到達しない程度とすればよい。コア２０３のモードフィールド径ｄ１及びＮＡと、コアレスファイバ２０４の屈折率ｎでコアレスファイバ中でのビームの広がり方は算出できる。コアレスファイバ２０４中のビームの広がり方からコアレスファイバ２０４の長さを決定すればよい。

反射を抑制する加工での反射量を図５を使って説明する。図５はファイバの射出端における反射減衰量を示す。試料１は、８°の角度をつけた平面研磨の反射減衰量の代表値を表し、ばらつきを含めると−５０から−６０ｄｂ程度である。試料２はＴＥＣ加工ファイバの反射減衰量の代表値を表し、−９０から−１００ｄｂ程度である。試料３はコアレスファイバの反射減衰量の代表値を表し、−９０から−１００ｄｂ程度である。なお、ＴＥＣ加工ファイバおよびコアレスファイバも８°の角度をつけた平面研磨としている。

本発明者らが検討した結果、ＴＥＣ加工ファイバにも反射を低減する効果があることを見出した。ＴＥＣ加工により反射を抑制できる理由は、ＴＥＣ加工によりコア２０３の端部がテーパ形状になり、ファイバ端面での反射光がコア２０３に戻る量が減る為と考えられる。本実施形態においては、測定光を投受光するファイバの端部１１１ａ、参照光を投光するファイバの端部１２７ｃのうち少なくとも一方のファイバの射出端における導光部の径をファイバのコア径よりも大きくする。このような形態とすることで、当該ファイバの端部での反射に起因するコヒーレンスリバイバルゴーストを低減することができる。片方のファイバの端部に起因するコヒーレンスリバイバルゴーストが撮像範囲にかかる場合に適用できる。図６（ｂ）に本実施形態における断層像を示す。断層像にコヒーレンスリバイバルゴーストがある例（図６（ａ））に対し、コヒーレンスリバイバルゴーストがない断層像を得られる。また、反射を低減していない方のファイバでの反射によるコヒーレンスリバイバルゴーストが撮像範囲にかかる場合であっても、一方のゴーストを低減することで、信号処理によりゴーストを除去する計算負荷を減らすことができる。

なお、反射を低減するファイバの端部は、一方だけでなく両方であってもよい。測定光を投受光するファイバの端部１１１ａ、参照光を投光するファイバの端部１２７ｃのそれぞれのファイバの射出端における導光部の径をファイバのコア径よりも大きくする。このような形態とすることで、ファイバの端部１１１ａ、１２７ｃでの反射に起因するコヒーレンスリバイバルゴーストを低減することができる。

ここで、ファイバの射出端における導光部の径をファイバのコア径よりも大きくする形態は、同一の形態であってもよいし、適宜組み合わせてもよい。以下の理由から、測定光を投受光するファイバの端部１１１ａには、コアレスファイバを接続し、参照光を投光するファイバの端部１１９ｃには、ＴＥＣ加工ファイバを配置することがより好ましい。まず、参照光を投受光するファイバの端部にＴＥＣ加工ファイバを配置するのが好ましい理由は、ファイバ同士の結合効率の向上の観点による。すなわち、ファイバの射出端に入ろうとする光を取り込み易い。さらに、参照光を受光するファイバの端部１２７ａもＴＥＣ加工ファイバを配置してもよい。対向するファイバの端部をＴＥＣ加工ファイバとすることで、軸ずれやギャップに対する許容範囲が広がり、ファイバ同士の結合効率を上げることができる。従って、参照光を投受光するファイバの端部にＴＥＣ加工ファイバを配置することが好ましい。また、測定光を投受光するファイバの端部１１１ａには、コアレスファイバを接続するのが好ましい。これは、ＴＥＣ加工ファイバと比べてコアレスファイバを接続する方が相対的に射出部のモードフィールド径やＮＡのばらつきが小さいためである。ＴＥＣ加工を測定光のファイバの射出端に用いてしまうと、眼底上のスポットサイズにばらつきが生じやすくなってしまう。すなわち、モードフィールド径やＮＡのばらつきがあると眼底Ｅｒで集光するビームのスポット径がばらつく。スポット径のばらつきは横分解能のばらつきとなるため、ばらつきが小さい方が好ましい。ＴＥＣ加工ファイバは、熱拡散処理によりモードフィールド径を拡大している為、処理のばらつきでモードフィールド径やＮＡが相対的にばらつきやすい。従って、測定光を投受光するファイバの端部１１１ａには、コアレスファイバを接続する方が好ましい。

あるいは、ＴＥＣ加工ファイバとズームレンズを組み合わせてもよい。ファイバの端部１１１ａから射出したビームの径を変更するズームレンズを設ければ、径のばらつきを補正することができる。

また、本実施形態とすることで、被検眼の深さ方向における眼科撮像装置の撮像可能な範囲は、波長掃引光源の共振器長よりも長い方が好ましい。すなわち、断層画像上にコヒーレンスリバイバルゴーストが生じても、このゴーストを低減できるため、ゴーストを避けるように光学設計する必要が無くなり、深さ方向の撮像可能な範囲を長くすることができる。

（第二の実施形態）
本発明の第二の実施形態について、図７を使って説明する。第一の実施形態との異なる部分について説明する。

ビームスプリッタ１１０で分岐された参照光は、参照光の光路に設けられた第１のファイバの一例であるファイバ２００を経由して、ビームスプリッタ１２８に入射する。ビームスプリッタ１２８では測定光の戻り光と参照光が合波されて干渉光とされた上で二つに分割される。測定光の光路と参照光の光路との光路長差の調整は、測定光の光路を変更する機構を設けることで行う。例えば、コリメータ１１２とガルバノスキャナ１１４の間の距離を変更すればよい。距離の変更手段は、手動でも電動でもよい。

本実施形態では、ファイバの端部１１１ａの射出端における導光部の径をファイバのコア径よりも大きくする。導光部の径をファイバのコア径よりも大きくする手段は、第一の実施形態と同様とすればよい。

本実施形態では、参照光の光路長は一定であり、参照光には空間に射出する部分がないため、参照光の光路の構成を単純化することができるとともに、投受光による結合損失や、端面での反射を低減することができる。また、測定光を投受光するファイバの端部１１１ａの反射を低減できるため、ファイバの端部１１１ａの反射に起因するコヒーレンスリバイバルゴーストを低減することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。なお、マッハツエンダー干渉計を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、マイケルソン干渉計にも適用することができる。

（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 (13)

1. 波長掃引光源から射出された光を測定光と参照光とに分割する分割手段を有し、前記測定光を照射した被検眼からの戻り光と前記参照光とを合波して得た光に基づいて、前記被検眼の断層画像を撮る眼科撮像装置であって、
   前記参照光の光路に設けられ、前記参照光を導くための導光部を含む第１のファイバと、
   前記測定光の光路に設けられ、前記測定光を導くための導光部を含む第２のファイバと、を有し、
   前記第１のファイバの導光部は、前記第１のファイバの導光部の径が前記第１のファイバの射出端に向かって徐々に拡大するように構成され、
   前記第２のファイバの導光部は、前記第２のファイバの射出端において、前記第１のファイバの射出端における前記第１のファイバの導光部と異なるように構成されることを特徴とする眼科撮像装置。
2. 前記第２のファイバの導光部は、前記第２のファイバの導光部の径が前記第２のファイバの射出端の方が別の位置よりも大きいように構成されることを特徴とする請求項１に記載の眼科撮像装置。
3. 前記第２のファイバは、前記第２のファイバの導光部が前記第２のファイバの射出端とは別の位置における第１の径を有する第１の領域と、前記射出端における前記第１の径よりも大きい第２の径を有する第２の領域とを含むように構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の眼科撮像装置。
4. 前記第２のファイバは、前記第２のファイバの導光部の径が前記第２のファイバの射出端に向かって段階的に拡大するように構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
5. 前記被検眼の深さ方向における前記断層画像の範囲と、前記測定光と前記参照光との光路長差の調整可能な範囲とを含む前記眼科撮像装置の撮像可能な範囲は、前記波長掃引光源の共振器長よりも長いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
6. 前記波長掃引光源は、外部共振器型であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
7. 前記合波して得た光を干渉信号として検出する検出手段と、
   前記検出された干渉信号のサンプリングを行うためのクロック信号を生成するクロック生成部と、
   前記生成されたクロック信号を用いて、前記検出された干渉信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、を更に有し、
   前記サンプリングして得たデジタル信号に基づいて前記断層画像を得るように構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
8. 前記クロック生成部は、第一の光路と第一の光路に対して光路長差を持つ第二の光路とから成る干渉計で構成され、前記波長掃引光源から射出された光の一部を用いて、前記光路長差に対応する周波数で前記サンプリングを行うためのクロック信号を生成することを特徴とする請求項７に記載の眼科撮像装置。
9. 前記波長掃引光源から射出された光の一部を用いて、前記断層画像のＡスキャン毎の開始と終了とを認識するためのトリガ信号を生成するトリガ生成部を更に有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
10. 前記眼科撮像装置が、ＳＮ比で９０ｄＢを超える感度を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
11. 前記導光部は、コアであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
12. 前記第１のファイバの射出端及び前記第２のファイバの射出端の少なくとも１つは、斜めに研磨されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項記載の眼科撮像装置。
13. 前記眼科撮像装置は、マッハツエンダー干渉計として構成され、
    前記第１のファイバは、前記参照光を出射する投光側のファイバと、前記射出された参照光が前記参照光の光路長を変更するための機構を介して入射する受光側のファイバとを含み、
    前記投光側のファイバの端部と前記受光側のファイバの端部とにおける導光部はいずれも、各導光部の径が各端部に向かって徐々に拡大するように構成されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。

Images