JP7128430B2 - 光干渉断層撮影装置及び光干渉断層撮影法 - Google Patents

Description

本開示は、光干渉断層撮影装置及び光干渉断層撮影法に関する。

光干渉断層撮影法（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ）は、主に、医療分野において眼球等の生体器官の断層撮影に用いられている。

光干渉断層撮影装置としては、光源からの光をビームスプリッタ等により分割し、別々に試料及び参照ミラーに照射して反射光を得、別々の光路を通ったこれらの反射光の干渉を利用して断層撮影を行うものが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１－１０４１２７号公報

本開示は、携帯型にした場合でも断層画像のずれが生じにくく、また、一度に広範囲を断層撮影することが可能な光干渉断層撮影装置、及び、それを用いた光干渉断層撮影法を提供することを目的とする。

本開示は、光源からの光を試料に集光する対物レンズを備え、
上記試料からの反射光である試料光と、上記対物レンズと上記試料との間に設けられる参照面からの反射光である参照光との干渉に基づいて上記試料の断層撮影を行う光干渉断層撮影装置であって、
上記試料光及び参照光の両方が上記対物レンズを通過し、
上記対物レンズは、Ｆθレンズである光干渉断層撮影装置に関する。

上記光干渉断層撮影装置は、上記参照面と上記試料との距離を０～３ｃｍとして上記断層撮影を行うことが可能なように構成されていることが好ましい。

上記参照面は、ＭｇＦ_２、ＣａＦ_２、石英及びサファイアからなる群より選択される少なくとも１種を含む参照部材が有する平面であることが好ましい。

上記試料光及び参照光の両方が、上記対物レンズを通過した上記光源からの光から生じることが好ましい。

上記干渉は、フィゾー型干渉であることが好ましい。

上記光干渉断層撮影装置は、更に、上記光源からの光を上記対物レンズの側に出力するとともに、上記対物レンズを通過した上記試料光及び参照光を、当該試料光及び参照光を検出する検出器の側に出力するサーキュレータを備えることが好ましい。

上記光干渉断層撮影装置は、更に、上記光源からの光を、上記試料光及び参照光の生成に用いる分割光１と、干渉信号の直流成分の除去に用いる分割光２とに分割するカプラを備え、分割光１と分割光２との強度比が９０：１０～９９：１であることが好ましい。

上記光干渉断層撮影装置は、使用者が上記対物レンズを備える部分を携帯しながら上記断層撮影を行うことが可能なように構成されていることが好ましい。

携帯される上記対物レンズを備える部分と、携帯されない部分とが光ファイバーを介して接続されており、
上記光源からの光並びに上記試料光及び参照光が上記光ファイバーを通じて伝送されることが好ましい。

上記光ファイバーの長さが３ｍ以上であり、携帯される上記対物レンズを備える部分の周囲の雰囲気と、上記携帯されない部分の周囲の雰囲気との温度差が１℃以上である場合に、得られる光干渉断層画像のずれが１００μｍ以下であることが好ましい。

本開示は、上述したいずれかの光干渉断層撮影装置を用いる光干渉断層撮影法にも関する。

本開示によれば、携帯型にした場合でも断層画像のずれが生じにくく、また、一度に広範囲を断層撮影することが可能な光干渉断層撮影装置、及び、それを用いた光干渉断層撮影法を提供することができる。

従来の光干渉断層撮影（ＯＣＴ）装置の一例を示す模式図である。 本開示のＯＣＴ装置の一例を示す模式図である。 本開示のＯＣＴ装置の他の一例を示す模式図である。 実施例１で得られたＯＣＴ画像を示す図である。 比較例１で得られたＯＣＴ画像を示す図である。 比較例２で得られたＯＣＴ画像を示す図である。 参考例１で得られたＯＣＴ画像を示す図である。

医療分野においては、図１に示すようなマイケルソン干渉計を用いる光干渉断層撮影（ＯＣＴ）装置が一般に用いられている。図１のＯＣＴ装置１０においては、光源１１から出力された光がカプラ１２によって分割され、サーキュレータ１３及び参照ミラー１４を含む光路を通る参照光と、サーキュレータ１５及び試料１６を含む光路を通る試料光とが生じる。上記参照光及び試料光はカプラ１７により結合され、干渉信号が光検出器１８により検出される。

医療分野では、通常、試料光路を備えるプローブと、参照光路を備えるＯＣＴ装置本体（筐体）とが近接して設置され、同じ室内で使用される。
これに対し、工業分野等においては、プローブを携帯しながら、屋外のようにＯＣＴ装置本体（筐体）から大きく離れた場所にある対象を撮影することが求められる場合がある。このような場合、試料光と参照光とが別々の光路を通る図１のマイケルソン型ＯＣＴ装置では、試料光路（プローブ）と、参照光路（本体）とが置かれる環境（温度等）に相違が生じやすく、光路長の変化によって、得られる断層画像のずれ（ドリフト）が大きくなるという問題がある。

また、医療分野で使用されるＯＣＴ装置は、眼球等の極めて狭い範囲を高精度で断層撮影することに重点が置かれており、一度に広範囲を断層撮影することが求められる分野には適用が難しいという問題もある。

本発明者らは、鋭意検討した結果、試料光及び参照光の両方が対物レンズを通過するようにするとともに、当該対物レンズとしてＦθ（Ｆシータ）レンズを採用することにより、上記の問題が解消することを見出し、本開示のＯＣＴ装置を完成するに至った。

以下、本開示を具体的に説明する。

本開示は、光源からの光を試料に集光する対物レンズを備え、上記試料からの反射光である試料光と、上記対物レンズと上記試料との間に設けられる参照面からの反射光である参照光との干渉に基づいて上記試料の断層撮影を行う光干渉断層撮影装置であって、上記試料光及び参照光の両方が上記対物レンズを通過し、上記対物レンズは、Ｆθレンズである光干渉断層撮影（ＯＣＴ）装置に関する。

本開示のＯＣＴ装置では、撮影対象となる試料からの反射光である試料光、及び、参照面からの反射光である参照光の両方が対物レンズを通過する。この構成により、上記対物レンズを備える部分（例えばプローブ）を携帯型にした場合でも、試料光路と参照光路との環境の相違が生じないので、得られる断層画像のずれが小さい。
なお、上記試料光及び参照光は、上記対物レンズの上記試料側から入射し、上記光源側に出射する。

上記試料光及び参照光は、光源からの光から生じる。光源からの光は、本開示のＯＣＴ装置が備える対物レンズを通過し、試料に集光される。当該試料からの反射光が試料光となる。また、上記光源からの光の一部は、上記対物レンズと上記試料との間に設けられる参照面で反射し、参照光となる。
上記試料光及び参照光は、いずれも、上記対物レンズを通過した上記光源からの光から生じることが好ましい。従来のマイケルソン型ＯＣＴ装置のように、対物レンズを通過する前に分割された光から試料光及び参照光が別々に生じる場合と比較して、試料光路及び参照光路の環境の相違を小さくすることができ、得られる断層画像のずれを一層低減することができる。

本開示のＯＣＴ装置が備える対物レンズは、Ｆθレンズである。この構成により、一度に広範囲を断層撮影することができる。
上記Ｆθレンズは、レンズの焦点距離をｆとするとき、レンズの光軸に対して角度θで入射する光を、焦点において光軸に垂直な面の光軸からｆθの位置に出射させるレンズである。

上記Ｆθレンズは、テレセントリックＦθレンズであってもよく、非テレセントリックＦθレンズであってもよい。
テレセントリックＦθレンズは、主光線がレンズの光軸に平行になるように設計されたＦθレンズであり、レンズと試料との距離が変動しても高精度の断層画像が得られる点で好ましい。

本開示のＯＣＴ装置において、上記対物レンズを通過した光線は試料に必ずしもテレセントリックに入射しなくてもよいが、より高精度の断層画像を得る点では、できるだけテレセントリックに近い状態で入射するように、上記対物レンズを配置することが好ましい。

上記参照面は、上記対物レンズと上記試料との間に、上記対物レンズの光軸に垂直に設けられることが好ましい。
上記参照面は、上記光源からの光の少なくとも一部を反射する面であればよいが、試料光及び参照光が共通の光路を通るように構成しやすい点で、上記光源からの光の一部を透過し、一部を反射する面であることが好ましい。この態様においては、上記参照面を透過した光が上記試料に集光され、試料光が生成される一方、上記参照面で反射した光が参照光となる。

上記参照面は、参照部材が有する平面であることが好ましく、当該参照部材の、上記試料側の表面であることがより好ましい。
上記参照部材は、上記光源からの光の一部を透過し、一部を反射するものであることが好ましい。

上記参照部材を構成する材料としては、結晶性材料、好ましくは光学窓に使用され得る結晶を挙げることができ、具体的には、ＭｇＦ_２、石英（ＳｉＯ_２）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ＣａＦ_２、ＢａＦ_２、ＬｉＦ、ＺｎＳｅ等の結晶を挙げることができる。なかでも、耐薬品性に優れる点で、ＭｇＦ_２、ＣａＦ_２、石英及びサファイアからなる群より選択される少なくとも１種が好ましい。
上記参照面が、ＭｇＦ_２、ＣａＦ_２、石英及びサファイアからなる群より選択される少なくとも１種を含む参照部材が有する平面であることは、好適な態様の１つである。
上記参照部材は、コーティング（例えば反射を調整するためのコーティング）が施されていないことが好ましい。

上記参照部材の形状は、平面を有する形状であればよく、板状、円柱状、角柱状等であってよいが、円柱状であることが好ましい。円柱状である場合、必ずしも正円柱でなくてもよい。また、上記参照部材が参照面以外の平面を更に有する場合、参照面と他の平面とは、必ずしも平行でなくてもよい。

上記参照部材の厚み（光軸方向の厚み）は、例えば、１～５０ｍｍであることが好ましく、１０～３０ｍｍであることがより好ましい。
なお、上記参照部材の厚みが一定でない場合は、最薄部及び最厚部の厚みがいずれも上記範囲内にあることが好ましい。

上記参照部材は、下記関係式（１）を満足することが好ましい。
ｎｄ≧Ｚ_ｍａｘ （１）
（式中、ｎｄは上記参照部材の光学的厚さを表し、Ｚ_ｍａｘは計測可能距離を表す。）
光学的厚さは、上記参照部材の屈折率と実際の（幾何学的な）厚さとの積である。
計測可能距離は、下記関係式（２）で表される。
Ｚ_ｍａｘ＝ｃ／（４δｆ） （２）
（式中、ｃは光速、δｆはＯＣＴ干渉信号サンプリングの周波数間隔を表す。）
関係式（１）を満足する参照部材を使用すると、上記参照部材の後方基底面（参照面の反対側の面）からの後方反射に基づく信号が断層画像内（深さ０超、Ｚ_ｍａｘ未満に対応する範囲内）に現れないので、より高精度の断層画像を得ることができる。

上記参照部材は、下記関係式（３）を満足することがより好ましい。
ｎ×ＷＤ＞ｎｄ＞ｎ×Ｚ_ｍａｘ （３）
（式中、ｎは上記参照部材の屈折率を表す。ＷＤは、ＯＣＴ装置の作動距離を表す。ｎｄ及びＺ_ｍａｘは、上記のとおり。）
作動距離（ｗｏｒｋｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ）は、ピントを合わせたときの、対物レンズの試料側の最前面から試料までの距離である。
関係式（３）を満足する参照部材を使用すると、上記参照部材の後方基底面（参照面の反対側の面）からの後方反射に基づくゴースト像の強度を低減することができ、一層高精度の断層画像を得ることができる。
上記後方反射に基づくゴースト像の強度を一層低減することができる点で、上記参照部材の厚みは、関係式（３）を満たす範囲内で厚いほうが好ましい。また、上記参照部材の後方基底面を、参照面に対し傾斜させることも好ましい。
上述の効果は、後述するアンチエイリアスフィルタ（ローパスフィルタ）を設ける場合に、特に顕著になる。

上記参照部材は、下記関係式（４）を満足することが特に好ましい。
ｎｄ＝ｍ×Ｚ_ｍａｘ （４）
（式中、ｎｄ及びＺ_ｍａｘは上記のとおり。ｍは１以上の整数を表す。）
ｍは、１以上、２０以下の整数であることが好ましく、１以上、１０以下の整数であることも好ましい。
関係式（４）を満足する参照部材を使用すると、上記参照部材の後方基底面（参照面の反対側の面）からの後方反射に基づく信号が断層画像の端部（深さ０又はＺ_ｍａｘに対応する位置）に重なるので断層画像への影響が少なく、一層高精度の断層画像を得ることができる。

本開示のＯＣＴ装置は、上記参照面（参照部材）を備えるものであってよい。

本開示のＯＣＴ装置は、上記参照面と上記試料との距離を０～３ｃｍとして上記断層撮影を行うことが可能なように構成されていることが好ましい。このように参照面と試料とを近づけることができると、作動距離が短くなりノイズが小さくなって解像度が高くなり、また、試料の深部まで焦点が合い、より深部まで鮮明な断層画像が得られる点で好ましい。本開示のＯＣＴ装置は、対物レンズにＦθレンズを使用するので、上記のように参照面と試料との距離が近い場合でも、精度よく断層撮影することが可能である。
もちろん、上記参照面と上記試料との距離を上記より大きくして断層撮影を行うことも可能であってよい。

上記光源は、低コヒーレンス光源であってよく、時間的に周波数（波長）を変化させて走査する周波数走査光源であることが好ましい。
上記周波数走査光源としては、波長掃引フィルタ（ポリゴンミラーによる駆動、ガルバノミラーによる駆動等）を用いた波長掃引レーザ、ＦＤＭＬレーザ、ＭＥＭＳ波長掃引光源（ＭＥＭＳ ＶＣＳＥＬ、外部共振器型ＭＥＭＳファブリペローレーザ等）、ＳＧＤＢＲレーザ等を用いることができる。

上記光源から出力される光線としては、可視光線、赤外線が挙げられ、近赤外線（ＮＩＲ）が好ましい。上記光線としては、波長８００～２０００ｎｍの光線を使用することが好ましい。中でも、光源の安定性や、センサーの信頼性から、９４０±５０ｎｍ、１１００±５０ｎｍ、１３１０±５０ｎｍ、１５５０±１００ｎｍ、又は、１７５０±１００ｎｍを中心波長とする光線がより好ましい。

本開示のＯＣＴ装置は、上記光源を備えるものであってよい。

本開示のＯＣＴ装置は、上記試料光と上記参照光との干渉に基づいて上記試料の断層撮影を行う。上記干渉は、原理的に上記試料光及び参照光の両方が上記対物レンズを通過することが可能なものであればよいが、フィゾー型干渉又はミロー型干渉であることが好ましく、フィゾー型干渉であることがより好ましい。

本開示のＯＣＴ装置において採用し得るＯＣＴの種類としては、時間領域ＯＣＴ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ： ＴＤ－ＯＣＴ）、フーリエ領域ＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ： ＦＤ－ＯＣＴ）等を挙げることができる。ＦＤ－ＯＣＴとしては、スペクトル領域ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ：ＳＤ－ＯＣＴ）、周波数走査ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ：ＳＳ－ＯＣＴ）等が挙げられる。なかでも、感度が高く、計測可能深さが深い点で、ＳＳ－ＯＣＴが好ましい。

本開示のＯＣＴ装置は、更に、上記光源からの光を平行光に変換するコリメータを備えることが好ましい。上記コリメータは、上記光源と上記対物レンズとの間の光路上に設けられることが好ましい。

本開示のＯＣＴ装置は、更に、上記試料に集光される上記光源からの光を走査する走査ミラーを備えることが好ましい。上記走査ミラーは、上記光源と上記対物レンズとの間の光路上に設けられることが好ましく、上記コリメータと上記対物レンズとの間の光路上に設けられることがより好ましい。

上記走査ミラーとしては、ガルバノミラー、ポリゴンミラー、ＭＥＭＳミラー等が挙げられる。なかでもガルバノミラーが好ましく、１軸又は２軸のガルバノミラーがより好ましく、２軸のガルバノミラーが更に好ましい。

本開示のＯＣＴ装置は、更に、上記走査ミラーを駆動するための駆動装置を備えることが好ましい。

本開示のＯＣＴ装置は、更に、上記光源からの光を上記対物レンズの側に出力するとともに、上記対物レンズを通過した上記試料光及び参照光を、当該試料光及び参照光を検出する検出器の側に出力するサーキュレータを備えることが好ましい。この態様においては、上記試料光及び参照光を１つのサーキュレータにより伝送することができる。このように構成することで、図１に示されるように試料光及び参照光が通過するサーキュレータを別々に設ける場合と比較して、装置を小型化することができ、また、コストを低減することもできる。

上記サーキュレータは、３つ以上のポートを有することが好ましく、３つのポートを有することがより好ましい。

上記サーキュレータは、上記光源と上記対物レンズとの間の光路上に設けられることが好ましく、上記光源と上記コリメータとの間の光路上に設けられることがより好ましい。
３ポートのサーキュレータの場合、上記光源からの光は、上記光源の側にある第１のポートから入力され、上記対物レンズの側にある第２のポートから出力される。上記対物レンズを通過した上記試料光及び参照光は、第２のポートから入力され、上記検出器の側にある第３のポートから出力される。

本開示のＯＣＴ装置は、更に、上記試料光及び参照光を検出する検出器（検出器（１）ともいう。）を備えることが好ましい。検出器（１）は、上記試料光及び参照光による干渉信号を検出することが好ましい。

検出器（１）は、差動光検出器であることが好ましい。検出器（１）は、信号を増幅する機能を有していてもよい。また、増幅器を別途設けてもよい。

本開示のＯＣＴ装置は、更に、上記光源からの光を、上記試料光及び参照光の生成に用いる分割光１と、干渉信号の直流成分の除去に用いる分割光２とに分割するカプラ（カプラ（１）ともいう。）を備えることが好ましい。カプラ（１）は、上記光源と上記対物レンズとの間の光路上に設けられることが好ましく、上記光源と上記サーキュレータとの間の光路上に設けられることがより好ましい。

カプラ（１）を設ける場合、上記分割光１と分割光２との強度比が９０：１０～９９：１であることが好ましく、９２：８～９８：２であることがより好ましい。このような強度比に分割することで、干渉信号から直流成分を効果的に除去することができる。

本開示のＯＣＴ装置は、更に、分割光２を検出する検出器（検出器（２）ともいう。）を備えることが好ましい。検出器（２）は、上述した検出器（１）と同じ検出器であってもよく、異なる検出器であってもよい。

本開示のＯＣＴ装置は、更に、分割光２を減衰させる減衰器を備えることが好ましい。上記減衰器としては、可変光減衰器（ＶＯＡ）が好ましい。上記減衰器は、上記カプラ（１）と分割光２を検出する検出器（２）との間の光路上に設けられることが好ましい。

本開示のＯＣＴ装置は、更に、上記試料光及び参照光による干渉信号を収集するデータ収集（ＤＡＱ）装置を備えることが好ましい。上記ＤＡＱ装置は、Ａ／Ｄコンバータを含むことが好ましい。上記ＤＡＱ装置は、収集した干渉信号をデジタルデータに変換することが好ましい。

本開示のＯＣＴ装置は、更に、上記計測可能距離（Ｚ_ｍａｘ）を超えた不要な周波数成分を減衰させるアンチエイリアスフィルタ（ローパスフィルタともいう。）を備えることが好ましい。上記アンチエイリアスフィルタは、上述した検出器（１）と上記ＤＡＱ装置との間の光路上に設けられることが好ましい。

本開示のＯＣＴ装置は、更に、上記試料光及び参照光の干渉信号に基づく光干渉断層画像を生成する演算装置を備えることが好ましい。上記演算装置は、干渉信号を強度等の特性に応じて画像化することにより、光干渉断層画像を生成する。

本開示のＯＣＴ装置は、更に、得られた光干渉断層画像を表示する表示装置を備えることが好ましい。上記表示装置は、据え置き型であっても携帯型であってもよいが、携帯型であれば、撮影現場で画像を確認することができるので好ましい。また、上記演算装置との接続は有線でも無線でもよい。上記表示装置は１つでも、複数でもよい。

本開示のＯＣＴ装置の一例を図２に示すが、本開示のＯＣＴ装置はこれに限定されるものではない。
図２のＯＣＴ装置１００において、周波数走査光源１０１は、ＯＣＴに使用する光を出力する。周波数走査光源１０１は、周波数走査の開始ごとにトリガー信号を出力する。また、マッハツェンダー干渉計によって光を検出し、周波数等間隔のサンプリングのためのＫクロック信号を出力する。
周波数走査光源１０１から出力された光は、カプラ１０２において、試料光及び参照光の生成に用いる分割光１と、干渉信号の直流成分の除去に用いる分割光２とに９５：５の強度比にて分割される。分割光１はサーキュレータ１０３のポート１に入力され、ポート２から出力されて、数メートルの長さの光ファイバーを通じてプローブ１０４に伝送される。
プローブ１０４において、分割光１はコリメータ１０５により平行光に変換された後、ガルバノミラー１０６により反射されて、Ｆθレンズである対物レンズ１０７に入射する。ガルバノミラー１０６は、ガルバノミラードライバ１１１により駆動され、上記平行光を、光軸に垂直なＸＹ方向に走査する。対物レンズ１０７に入射した平行光は、参照部材１０８を通過して撮影対象である試料１１０に集光され、試料面において反射して試料光として対物レンズ１０７に入射する。また、対物レンズ１０７に入射した平行光の一部は、参照部材１０８が備える参照面１０９において反射し、参照光として対物レンズ１０７に入射する。
対物レンズ１０７に入射した試料光及び参照光は、ガルバノミラー１０６、コリメータ１０５を通過した後、光ファイバーを通じてサーキュレータ１０３のポート２に入力され、ポート３から出力され、次いで、差動光検出増幅器１１３に入力される。差動光検出増幅器１１３は、試料光及び参照光の干渉に基づく干渉信号を検出し、増幅する。
カプラ１０２において分割された分割光２は、可変光減衰器１１２により減衰された後、差動光検出増幅器１１３に入力される。差動光検出増幅器１１３は、分割光２の信号を利用して、上記干渉信号に含まれる直流成分を除去する。
差動光検出増幅器１１３により直流成分が除去され、増幅された干渉信号は、ＰＣ１１４が備えるＤＡＱ装置（Ａ／Ｄコンバータ）により収集され、デジタルデータに変換される。干渉信号の収集は、周波数走査光源１０１が発するトリガー信号によって開始され、Ｋクロック信号に同期して行われる。
なお、差動光検出増幅器１１３とＤＡＱ装置との間には、計測可能距離（Ｚ_ｍａｘ）を超えた不要な周波数成分を減衰させるアンチエイリアスフィルタ（図示せず）が設けられている。
ＰＣ１１４が備える演算装置は、ＤＡＱ装置により変換された干渉信号に基づいて、試料１１０の光干渉断層画像を生成し、モバイルディスプレイ１１５に表示する。

本開示のＯＣＴ装置は、使用者が上記対物レンズを備える部分を携帯しながら上記断層撮影を行うことが可能なように構成されていることが好ましい。本開示のＯＣＴ装置は、このように上記対物レンズを備える部分を携帯型にした場合でも、試料光路と参照光路との環境の相違が生じないので、得られる断層画像のずれが小さい。

上記対物レンズを備える部分は、更に、上記参照面（又は参照部材）、上記コリメータ及び上記走査ミラーを備えることが好ましい。
上記対物レンズを備える部分は、ＯＣＴ装置のプローブであることが好ましい。

本開示のＯＣＴ装置は、使用者が上記対物レンズを備える部分を手に持って上記断層撮影を行うことが可能なように構成されていることが好ましく、使用者が上記対物レンズを備える部分を片手に持って上記断層撮影を行うことが可能なように構成されていることがより好ましい。

本開示のＯＣＴ装置は、上記対物レンズを備える部分以外に、断層撮影時に使用者が携帯することが可能な部分を備えていてもよい。当該部分としては、例えば、上記走査ミラーを駆動するための駆動装置や、上記表示装置が挙げられる。

本開示のＯＣＴ装置においては、携帯される上記対物レンズを備える部分と、携帯されない部分とが光ファイバーを介して接続されており、上記光源からの光並びに上記試料光及び参照光が上記光ファイバーを通じて伝送されることが好ましい。この態様においては、撮影対象が上記携帯されない部分から大きく離れた場所にある場合でも、上記光ファイバーの長さを調整することで、上記対物レンズを備える部分を撮影対象の近傍に位置させて断層撮影することができる。上記光源からの光並びに上記試料光及び参照光はいずれも上記光ファイバーを通じて伝送されるので、上記光ファイバーを長くした場合でも、試料光路と参照光路との環境の相違が生じず、得られる断層画像のずれが小さい。また、上記光ファイバーを用いる有線型であるため、上記携帯されない部分から大きく離れた場所にある撮影対象に対しても、高分解能のＯＣＴ計測を実施することができる。

上記光ファイバーの長さは特に限定されず、撮影対象のある場所に応じて決定することができるが、例えば、１ｍ以上であってよく、３ｍ以上であることが好ましく、５ｍ以上であることがより好ましく、１０ｍ以上であることが更に好ましい。また、１００ｍ以下であってよく、５０ｍ以下であってもよい。

上記携帯されない部分は、例えば、上記光源、上記サーキュレータ、上記検出器、上記ＤＡＱ装置、上記演算装置等を備えることが好ましい。
上記携帯されない部分は、ＯＣＴ装置本体（筐体）であることが好ましい。

上記対物レンズを備える部分以外に携帯される部分がある場合、当該部分と上記対物レンズを備える部分又は上記携帯されない部分との接続は、必ずしも光ファイバーによる接続に限定されず、例えば電線による接続であってもよい。

本開示のＯＣＴ装置は、上記光ファイバーの長さが３ｍ以上であり、携帯される上記対物レンズを備える部分の周囲の雰囲気と、上記携帯されない部分の周囲の雰囲気との温度差が１℃以上である場合に、得られる光干渉断層画像のずれが１００μｍ以下であることが好ましい。
工業分野等においては、撮影対象がＯＣＴ装置本体（筐体）から大きく離れた場所や、屋外や、高温又は低温の施設内にある場合がある。このような場合、プローブとＯＣＴ装置本体との環境（温度）に大きな相違が生じるので、試料光路がプローブ側にあり、参照光路が本体側にあるＯＣＴ装置では、試料光路と参照光路との環境の相違に起因して、得られる断層画像に大きなずれが生じる。これに対し、本開示のＯＣＴ装置は、上記のような場合でも、試料光路と参照光路との環境の相違が生じないので、得られる断層画像のずれが小さい。

上記態様における光ファイバーの長さは、３ｍ以上であることが好ましいが、５ｍ以上であることがより好ましく、１０ｍ以上であることが更に好ましい。また、１００ｍ以下であってよく、５０ｍ以下であってもよい。

上記態様における上記雰囲気の温度差は、１℃以上であることが好ましいが、５℃以上であることがより好ましく、１０℃以上であることが更に好ましい。また、上記温度差は、５０℃以下であることが好ましい。

上記光干渉断層画像のずれは、１００μｍ以下であることが好ましいが、５０μｍ以下であることがより好ましく、３０μｍ以下であることが特に好ましい。
上記ずれ（ΔＺ）は、下記式（Ａ）：
ΔＺ（μｍ）＝ｄｎ／ｄＴ（１／℃）×Ｌ（ｍ）×１０^６×２×Δｔ（℃） （Ａ）
（式中、ｄｎ／ｄＴは光ファイバー材質の屈折率の温度係数（１／℃）、Ｌは光ファイバーの長さ（ｍ）、Δｔは試料光路と参照光路との温度差（℃）を表す。）で規定される。
上記ΔＺは、光学的距離のずれである。
光ファイバー材質が石英ガラス、光の波長が１．３μｍ、温度が室温付近である場合、ｄｎ／ｄＴは約１．９×１０^－５（１／℃）である。

試料光路がプローブ側にあり、参照光路が本体側にあるＯＣＴ装置では、携帯される上記対物レンズを備える部分の周囲の雰囲気と、上記携帯されない部分の周囲の雰囲気との温度差がほとんどそのまま光路の温度差Δｔに反映されるので、得られる断層画像のずれΔＺが大きい。これに対し、本開示のＯＣＴ装置では、携帯される上記対物レンズを備える部分の周囲の雰囲気と、上記携帯されない部分の周囲の雰囲気との温度差が大きい場合であっても、光路の温度差Δｔは極めて小さいので、ΔＺも極めて小さい。

本開示のＯＣＴ装置の他の一例（対物レンズを備える部分を携帯型にした例）を図３に示すが、本開示のＯＣＴ装置はこれに限定されるものではない。
図３において、使用者２０１は、ＯＣＴ装置のプローブ２０２を片手に携帯し、プローブ２０２に内蔵されるガルバノミラーを駆動するためのガルバノミラードライバ２０５を腰に携帯している。プローブ２０２は、光ファイバー２０３を介してＯＣＴ装置の筐体２０６と接続されている。ガルバノミラードライバ２０５は、電線２０４を介してプローブ２０２及び筐体２０６と接続されている。
筐体２０６には、光源、検出器、ＤＡＱ装置、演算装置等が格納されている。

本開示のＯＣＴ装置は、下記光源を使用する断層撮影１回あたりに、１０μｍ以上の分解能で撮影することが可能な面方向の領域が縦０．１～１４ｍｍ、横０．１～１４ｍｍの範囲となるように構成されていることが好ましい。これにより、（他の光源を用いた場合であっても）一度に広範囲を精度よく断層撮影することができる。
（光源）
ＡＸＳＵＮ社 高速波長掃引光源（中心波長：１３１０ｎｍ、掃引幅：１００ｎｍ、Ａ－ｓｃａｎレート：５０ｋＨｚ、出力：２５ｍＷ、コヒーレンス長：１２ｍｍ）

本開示のＯＣＴ装置を用いて、試料の光干渉断層撮影を行うことができる。本開示は、上述した本開示のＯＣＴ装置を用いる光干渉断層撮影法にも関する。
本開示の光干渉断層撮影法では、使用者が上記対物レンズを備える部分（例えばプローブ）を携帯しながら断層撮影を行う場合でも、試料光路と参照光路との環境の相違が生じないので、得られる断層画像のずれが小さい。また、一度に広範囲を断層撮影することができる。

本開示のＯＣＴ装置及び光干渉断層撮影法は、分野を問わず、光干渉断層撮影全般に好適に用いることができる。上述のように、ＯＣＴ装置の一部を携帯型にした場合でも断層画像のずれが生じにくく、また、一度に広範囲を断層撮影することができることから、特に工業分野において好適に用いることができる。

次に実施例を挙げて本開示を更に詳しく説明するが、本開示はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

実施例１
図２に示す構成を有するＯＣＴ装置を用いて、厚さ３．１ｍｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）層、厚さ０．４ｍｍのテトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）層及び厚さ４．３ｍｍのテトラフルオロエチレン／パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合体（ＰＦＡ）層がこの順に積層された厚さ７．８ｍｍ、縦２５ｍｍ、横２５ｍｍのフッ素樹脂シートのＰＦＡ層側からＯＣＴ撮影を行った。得られた断層画像（縦８ｍｍ×横８ｍｍ）を図４に示す。
使用したＯＣＴ装置及び撮影条件の詳細を以下に示す。
ＯＣＴ用掃引レーザー光源：中心波長：１３１０ｎｍ、掃引幅：１００ｎｍ、Ａ－ｓｃａｎレート：５０ｋＨｚ、出力：２５ｍＷ、コヒーレンス長：１２ｍｍ
対物レンズ：Ｆθレンズ（商品名：Ｔｈｏｒｌａｂｓ社製ＬＳＭ０４）、有効波長範囲（１２５０～１３８０ｎｍ）、有効焦点距離（５４ｍｍ）
参照部材：石英ガラス製、円柱シリンダー形状、直径２０ｍｍφ、長さ２０ｍｍ
光ファイバー：石英ガラス製、長さ１０ｍ
撮影温度：２６℃
参照面と試料との距離：０ｃｍ
その他の撮影条件：輝度１００、コントラスト３０

比較例１
対物レンズをＦθレンズではないアクロマチックレンズ（商品名：Ｔｈｏｒｌａｂｓ社製ＡＣ２５４－０５０－Ｃ、有効波長範囲：１０５０～１７００ｎｍ、有効焦点距離：５０ｍｍ）に変更したこと以外は実施例１と同様にして、ＯＣＴ撮影を行った。得られた断層画像（縦８ｍｍ×横８ｍｍ）を図５に示す。

図４では、断層画像全体が鮮明で均一であるのに対し、図５では、破線で囲った部分以外はノイズが非常に多く、有効視野が狭い（広範囲の断層撮影ができていない）ことがわかる。

比較例２
図１に示す構成を有するＯＣＴ装置を使用し、かつ、サンプルアームの光ファイバーのみをドライヤーにより４０℃に加熱して、外径１２ｍｍ、内径８ｍｍのフッ素樹脂チューブの断面方向のＯＣＴ撮影を行った。得られた断層画像を図６に示す。
使用したＯＣＴ装置及び撮影条件の詳細を以下に示す。
ＯＣＴ用掃引レーザー光源：中心波長：１３１０ｎｍ、掃引幅：１００ｎｍ、Ａ－ｓｃａｎレート：５０ｋＨｚ、出力：２５ｍＷ、コヒーレンス長：１２ｍｍ
対物レンズ：Ｆθレンズ（商品名：Ｔｈｏｒｌａｂｓ社製ＬＳＭ０３）、有効波長範囲（１２５０～１３８０ｎｍ）、有効焦点距離（３６ｍｍ）
光ファイバー（サンプルアーム、参照アーム）：石英ガラス製、長さ４ｍ
撮影温度：２６℃
その他の撮影条件：輝度１００、コントラスト３０

参考例１
サンプルアームの光ファイバーを加熱しなかったこと以外は比較例２と同様にして、ＯＣＴ撮影を行った。得られた断層画像を図７に示す。

アーム間に温度差を生じさせた図６では、図７と比較してチューブの断層画像が深さ方向上向きに２ｍｍ以上ドリフトし、チューブ表層部に対応する部分が画面外にはみ出している。また、図６には、反射ノイズであるアーチファクト（画像上部の逆円弧の像）も見られる。

１０：ＯＣＴ装置
１１：光源
１２、１７：カプラ
１３、１５：サーキュレータ
１４：参照ミラー
１６：試料
１８：光検出器
１００：ＯＣＴ装置
１０１：周波数走査光源
１０２：カプラ
１０３：サーキュレータ
１０４：プローブ
１０５：コリメータ
１０６：ガルバノミラー
１０７：対物レンズ
１０８：参照部材
１０９：参照面
１１０：試料
１１１：ガルバノミラードライバ
１１２：可変光減衰器
１１３：差動光検出増幅器
１１４：ＰＣ
１１５：モバイルディスプレイ
２０１：使用者
２０２：プローブ
２０３：光ファイバー
２０４：電線
２０５：ガルバノミラードライバ
２０６：筐体

Claims (11)

1. 光源からの光を試料に集光する対物レンズ、及び、前記試料に集光される前記光源からの光を走査する走査ミラーを備え、
   前記試料からの反射光である試料光と、前記対物レンズと前記試料との間に設けられる参照面からの反射光である参照光との干渉に基づいて前記試料の断層撮影を行う光干渉断層撮影（ＯＣＴ）装置であって、
   前記試料光及び参照光の両方が前記対物レンズを通過し、
   前記対物レンズは、Ｆθレンズであり、
   前記光源からの光は、１１００±５０ｎｍ、１３１０±５０ｎｍ、又は、１５５０±１００ｎｍを中心波長とする光線であり、
   前記参照面は、下記関係式（３）：
   ｎ×ＷＤ＞ｎｄ＞ｎ×Ｚ _ｍａｘ （３）
   （式中、ｎは参照部材の屈折率を表す。ＷＤは、ＯＣＴ装置の作動距離を表す。ｎｄは参照部材の光学的厚さを表す。Ｚ _ｍａｘ は、下記関係式（２）：
   Ｚ _ｍａｘ ＝ｃ／（４δｆ） （２）
   （式中、ｃは光速、δｆはＯＣＴ干渉信号サンプリングの周波数間隔を表す。）
   で表される計測可能距離を表す。）
   を満足する参照部材が有する平面であり、
   前記ＯＣＴは、周波数走査ＯＣＴである、
   光干渉断層撮影装置。
2. 前記参照面と前記試料との距離を０～３ｃｍとして前記断層撮影を行うことが可能なように構成されている請求項１に記載の光干渉断層撮影装置。
3. 前記参照面は、ＭｇＦ_２、ＣａＦ_２、石英及びサファイアからなる群より選択される少なくとも１種を含む参照部材が有する平面である請求項１又は２に記載の光干渉断層撮影装置。
4. 前記試料光及び参照光の両方が、前記対物レンズを通過した前記光源からの光から生じる請求項１～３のいずれかに記載の光干渉断層撮影装置。
5. 前記干渉は、フィゾー型干渉である請求項１～４のいずれかに記載の光干渉断層撮影装置。
6. 更に、前記光源からの光を前記対物レンズの側に出力するとともに、前記対物レンズを通過した前記試料光及び参照光を、当該試料光及び参照光を検出する検出器の側に出力するサーキュレータを備える請求項１～５のいずれかに記載の光干渉断層撮影装置。
7. 更に、前記光源からの光を、前記試料光及び参照光の生成に用いる分割光１と、干渉信号の直流成分の除去に用いる分割光２とに分割するカプラを備え、分割光１と分割光２との強度比が９０：１０～９９：１である請求項１～６のいずれかに記載の光干渉断層撮影装置。
8. 使用者が前記対物レンズを備える部分を携帯しながら前記断層撮影を行うことが可能なように構成されている請求項１～７のいずれかに記載の光干渉断層撮影装置。
9. 携帯される前記対物レンズを備える部分と、携帯されない部分とが光ファイバーを介して接続されており、
   前記光源からの光並びに前記試料光及び参照光が前記光ファイバーを通じて伝送される請求項８に記載の光干渉断層撮影装置。
10. 前記光ファイバーの長さが３ｍ以上であり、携帯される前記対物レンズを備える部分の周囲の雰囲気と、前記携帯されない部分の周囲の雰囲気との温度差が１℃以上である場合に、得られる光干渉断層画像のずれが１００μｍ以下である請求項９に記載の光干渉断層撮影装置。
11. 請求項１～１０のいずれかに記載の光干渉断層撮影装置を用いる光干渉断層撮影法。

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