JPWO2010137375A1

JPWO2010137375A1 - 光結合装置及び光断層撮影装置

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Publication number: JPWO2010137375A1
Application number: JP2011515928A
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Inventors: 純一城野; 史生長井; 藤原　勝巳; 勝巳藤原
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Filing date: 2010-03-05
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Abstract

ノイズの発生がなく、歪み等のない良好な撮影画像が得られる光結合装置及び光断層撮影装置を提供するために、チューブの内腔に、両端から光ファイバをそれぞれ挿入し、一方の光ファイバをチューブに対して固定し、他方の光ファイバをチューブに対して相対的に回転可能に保持し、内腔内で一方の光ファイバの端部と他方の光ファイバの端部を離間させた隙間と、チューブの外部空間と隙間とを連通する連通部を形成し、外部空間、隙間、及び連通部に、光が透過できる材料からなる液体又は流動体を収容した光結合装置とし、対向する光ファイバの間隔が変動してもマッチング液に大きな圧力変動が生じないよう構成した。

Description

本発明は、光結合装置及び光断層撮影装置に関する。

低コヒーレンス干渉を利用して人体組織の断層画像を非侵襲的に撮影する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この断層撮影では、光源から射出された低コヒーレンス光が照射光と参照光に分割される。照射光は導光路を介して人体組織に照射される。他方、参照光は光路長調整部の移動ミラーに入射される。そして、人体の各組織で反射した照射光（散乱光）と移動ミラーで反射した参照光が合成され、そこでは参照光の光路長と等しい光路長をもつ参照光が干渉する。したがって、干渉光の強度を解析することによって、参照光の光路長と等しい光路長を有する散乱光に対応する組織の断面画像が得られる。この光断層撮影原理を応用すれば、広範囲に亘って組織の断層画像が得られる。例えば、先端に直角プリズムを設けた光ファイバを血管内に挿入し、この光ファイバをその長軸を中心に回転させることによって照射光を周方向にスキャンしながら、参照光の光路長を撮影位置に応じて変化させることにより、血管の断層画像を得ることができる。

このように照射光を周方向にスキャンさせる光断層撮影では、参照光から分離された照射光を案内する導光チューブを、例えば、分離された照射光を案内する光ファイバ（非回転光ファイバ）と、該光ファイバから照射光を受けて先端の直角プリズムまで案内すると共にその長軸を中心に回転する第２の光ファイバ（回転スキャン光ファイバ）で構成する。その場合、第１の光ファイバに対して第２の光ファイバが回転する状態で両者を光結合する必要がある。

これらの要求に応える光結合装置が特許文献２に開示されている。特許文献２の光結合装置は、第１の光ファイバの端部と第２の光ファイバの端部との間に複数の光学レンズを配置し、一方の光ファイバ端部から射出した光をレンズで集光して他方の光ファイバの端部に入射する構成を採用している。しかし、この光合成装置は、小さなレンズを狭い空間に精度良く組み込む必要がある。

特許文献２に開示されたレンズ式結合成装置の欠点を解消する別の光結合装置が、例えば特許文献３に開示されている。特許文献３等に開示された光結合装置は、第１と第２の光ファイバの端部を筒状の狭い空間に封じることで、レンズを使わずに光学的に結合している。端部間の隙間には屈折率マッチング液を配置し、これにより光ファイバの端面で反射するフレネル反射を低減するようにしている。

ところが、回転する光ファイバはその回転に伴って長軸方向に振動し、これにより２つの光ファイバの対向端面間距離が変化する。この距離の変化は、光ファイバ間に充填されているマッチング液に伝播されてその圧力変化及びそれに起因する密度及び屈折率の変化を招く。この屈折率の変化は、ノイズの発生や、撮影画像に歪みを生じさせる問題となる。

また、マッチング液に負圧が作用すると、マッチング液に気泡が発生もしくは流入し、その気泡が光路を遮ることによって光伝播効率が著しく低下する。具体的に説明すると、シングルモード光ファイバの場合、クラッド外径が約１２５μｍである。したがって、２つの光ファイバの間隔が長軸方向に１ｍｍ変化しただけでもマッチング液の圧力は相当変化し、容易に気泡が生じ得る。気泡が生じると撮影画像が形成できなくなる問題となる。

特表平０６−５１１３１２号公報米国特許第６６８７０１０号明細書米国特許第５９４９９２９号明細書

本発明は上記問題に鑑み、ノイズの発生がなく、歪み等のない良好な撮影画像の得られる光結合装置及び光断層撮影装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に記載の光結合装置は、チューブの内腔に、前記チューブの両端から光ファイバが挿入され、前記光ファイバのうち一方の光ファイバを前記チューブに対して相対的に非回転状態に保持するとともに他方の光ファイバを前記チューブに対して相対的に回転可能に保持し、前記内腔内で一方の光ファイバの一端部と他方の光ファイバの一端部を離間させてそれらの間に隙間を形成し、一方の光ファイバと他方の光ファイバとを前記隙間を介して光結合する光結合装置において、前記チューブの外部空間と前記隙間とを連通する連通部を有し、前記外部空間、前記隙間、及び前記連通部に、光が透過できる材料からなる液体又は流動体を収容したことを特徴とする。

請求項２に記載の光結合装置は、請求項１に記載の発明において、前記連通部は、前記チューブ又は前記一方の光ファイバ若しくは前記他方の光ファイバの少なくともいずれか一つに形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の光結合装置は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、非回転状態に固定された固定子と、前記チューブの中心軸を中心に前記固定子に対して相対的に回転可能に支持された回転子とを有し、前記外部空間が前記固定子と前記回転子によって形成されており、前記一方の光ファイバ又は前記他方の光ファイバのいずれか一方の一端部が前記回転子に固定されていることを特徴とする。

請求項４に記載の光結合装置は、請求項３に記載の発明において、前記チューブが前記回転子に固定されていることを特徴とする。

請求項５に記載の光結合装置は、請求項３に記載の発明において、前記チューブが前記固定子に固定されていることを特徴とする。

請求項６に記載の光結合装置は、請求項１に記載の発明において、前記連通部は、前記一方の光ファイバ又は前記他方の光ファイバの少なくともいずれかと前記チューブとの間に配置された筒状部材に形成されていることを特徴とする。

請求項７に記載の光断層撮影装置は、光源から射出された光を照射光と参照光に分割し、前記照射光を光ファイバによって導光し、前記光ファイバを対象物に挿入した状態で前記光ファイバをその長軸を中心に回転させることにより前記対象物の横断面に沿って前記照射光を照射しながら前記参照光との干渉光を検出することにより、前記対象物の断層画像を取得する光断層撮影装置において、前記対象物に挿入される光ファイバが請求項１から請求項６までのいずれかに記載の光結合装置に光学的に接続され、前記照射光が、前記光結合装置及び前記対象物に挿入される光ファイバを介して送られるようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、ノイズの発生がなく、歪み等のない良好な撮影画像が得られる光結合装置及び光断層撮影装置を提供することが可能となる。

本実施の形態に係る光断層撮影装置の構成を示す図である。本実施の形態に係る光断層撮影装置が備える光結合装置の断面図である。キャピラリチューブの第１変形例を示す斜視図である。キャピラリチューブの第２変形例を示す斜視図である。キャピラリチューブの第３変形例を示す斜視図である。キャピラリチューブの第４変形例を示す斜視図である。固定の光ファイバに連通部を設ける第１の例を示す斜視図である。図７に示す固定の光ファイバの断面図である。連通部を設けた固定の光ファイバの第２の例の断面図である。連通部を設けた筒状部材の第１の例を示す斜視図である。図１０に示す筒状部材の断面図である。光結合装置の変形例を示す断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明に係る光断層撮影装置及び光結合装置の実施形態を説明する。

図１は本実施の形態に係る光断層撮影装置１０の構成を示す図であり、図２は本実施の形態に係る光断層撮影装置が備える光結合装置の断面図である。

図１において、撮影時、光源１１が低コヒーレンス光１２を射出する。低コヒーレンス光１２の波長は０．７〜２．５μｍである。低コヒーレンス光１２を生成する光源としては、スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）が好適に利用される。

光源１１から射出された低コヒーレンス光１２は、カプラ１３に入射される。そのために、光源１１とカプラ１３は、光ファイバ又はレンズ光学系若しくはそれらの組み合わせによって光学的に結合されている。

カプラ１３は、入射された低コヒーレンス光１２を照射光と参照光の２つに分割する。分割された一方の照射光は照射部１６のプローブ１７（図２参照）に案内される。図２に示すように、プローブ１７は、光ファイバ１８を収容している。光ファイバ１８の基端（図２の左側端部）は、長軸を中心に回転可能に光結合装置１９に連結されている。後述するように、光結合装置１９は回転子と該回転子を回転する回転機構２０（不図示）を備えており、回転機構２０の駆動に基づいて光ファイバ１８が長軸を中心に回転可能となっている。他方、光ファイバ１８の末端には、該光ファイバ１８を通じてその基端から送られてくる照射光の伝播方向をプローブ１７の径方向に向ける光学部品（例えば、後述する直角プリズム）が設けてある。したがって、プローブ１７に供給された照射光は、光ファイバ１８を通じてプローブ末端部に送られ、そこから直角プリズム６５を介して径方向外側に向けて射出されて撮影対象物に照射される。また、光ファイバ１８の回転により、照射光は周方向に移動する。

撮影の対象物は、例えば血管２１である。この場合、光ファイバ１８の末端側は血管２１内に挿入され、末端の直角プリズム６５を通じて血管２１の内側から外側に向かって径方向外側に照射光を射出する。更に、光ファイバ１８は長軸を中心に回転し、これにより照射光は血管及びその周辺組織をスキャンする。そして、血管の内壁及び内部組織で散乱した光（散乱光）が光ファイバ１８の直角プリズム６５から取り込まれてカプラ１３に送られる。なお、撮影の対象物は、血管に限るものでない。

図１に示すように、カプラ１３で分割された他方の参照光は、光路長調整部２３に案内される。光路長調整部２３は、例えば、カプラ１３から導光路２４（例えば、光ファイバ）を通じて送られてきた参照光をレンズ光学系２５で平行光に変換する。変換された平行光は、ミラー２６で反射し、光学系２５と導光路２４を介してカプラ１３に戻される。ミラー２６は、レンズ光学系２５に対して進退する移動機構２７に支持されており、移動機構２７の駆動に基づいてミラー２６を移動することで、参照光の光路長（光学距離）が変更できる。

カプラ１３に戻った散乱光と参照光は合成され、干渉光検出部２８に送られる。すなわち、カプラ１３は、光分割手段であると共に、光合成手段でもある。

干渉光検出部２８は、合成された散乱光と参照光の干渉強度情報を取得し、この情報を画像処理部２９に送る。画像処理部２９は、干渉光検出部２８から干渉強度情報を取得するとともに、制御部３０から制御情報を取得する。

制御部３０は、ミラー２６の移動と光ファイバ１８の回転を同期制御する。具体的には、制御部３０は、制御部３０で生成した光路長情報をもとに移動機構２７を駆動して移動ミラー２６を光学系２５に向けて前進又は後退させることにより参照光の光路長を変化させる。また、制御部３０は、回転機構２０を駆動して光ファイバ１８を回転することにより、照射光を血管の横断面に沿ってスキャンさせる。このとき、制御部３０は、回転機構２０から出力される光ファイバ１８の回転角度（回転角度情報）を取得する。そして、制御部３０は光ファイバ１８の回転角情報と参照光の光路長情報を画像処理部２９に出力する。画像処理部２９は、入力された回転角情報とこれに同期する光路長情報をもとに干渉強度情報を処理して血管の断層画像を作成する。作成された断層画像は画像表示部３１に表示される。

断層画像の作成において、ミラー２６がある場所に位置した状態で光ファイバ１８を回転することによって光ファイバ回転中心から所定距離にある組織の環状断面画像が得られる。また、この状態から移動ミラー２６を移動させることによって光路長を変化させた状態で光ファイバ１８を回転することにより、所定距離よりも深さ方向に変化した位置にある組織の環状断面画像が得られる。このように、移動ミラー２６を移動することによって参照光の光路長を変化させながら、光ファイバ１８の回転に基づいて照射光を周方向に移動することで、血管横断面全体の断層画像が得られる。また、移動ミラー２６が所定の位置にある状態でプローブ１７を複数回回転することにより、同一環状断面の画像を複数取得し、それらを平均化することによって高品質の断層画像が得られる。

さらに、図２を参照して照射部１６の構成を、より詳しく説明する。図示するように、照射部１６は、プローブ１７、光結合装置１９に加えて、カプラ１３から射出された照射光を光結合装置１９に案内する導光チューブ３２を有する。導光チューブ３２は、光ファイバ３３とその外周を覆う被覆３４を有し、カプラ１３と光結合装置１９に、チューブ３２の両端がそれぞれ接続されている。

光結合装置１９は筐体３５を有する。図示するように、本実施例の筐体３５は箱型の容器で構成されている。筐体３５の内部にはロータリジョイント３６が収容されている。ロータリジョイント３６は、固定子（固定部）３７と回転子（回転部）３８を有する。固定子３７は、環状筒部３９と該環状筒部３９の基端側（図の左側）を閉鎖する端壁４０を一体的に有し、環状筒部３９の中心軸を基軸（回転軸）４１に一致させた状態で筐体３５に固定されている。

回転子３８は、円柱体４２からなり、円柱体４２の中心軸を基軸４１に一致させた状態で、筐体３５に設けた軸受４３を介して、基軸４１を中心に回転可能に支持されている。円柱体４２は、筐体３５に設けた回転機構２０のモータ４４に駆動連結されており、モータ４４の回転に基づいて基軸４１を中心に回転するようにしてある。そして、固定子３７と回転子３８は、回転子３８の基端側（図の左側）が固定環状筒部３９の末端側（図の右側）に形成された内側段部４５に嵌め込まれ、固定子３７と回転子３８の間が適当なシール４６によってシールされている。実施例において、シール４６は固定子３７に固定されている。シール４６は、オイルシールで形成することが好ましい。しかし、シール４６はオイルシールに限るものでなく、メタルシール等の他のシールであってもよい。シール４６はまた、フッ素ゴムのような強度と弾性を備えた材料で形成されたものが好ましい。

円柱体４２からなる回転子３８の中心には、基軸４１に沿って貫通孔４７が形成されており、そこにキャピラリチューブ４８が固定されている。図示するように、キャピラリチューブ４８は、貫通孔４７の内径とほぼ同一の外径を有し、図の右側にある末端側が貫通孔４７の基端側に挿入されて固定され、図の左側にある基端側が固定環状筒部３９の内部空間であるチャンバ４９に突出させてある。

キャピラリチューブ４８は、基軸４１に沿って該キャピラリチューブ４８を貫通する小径のキャビティ（内腔）５０を有する。キャビティ５０の内径は、本実施例で使用する光ファイバのクラッド外径とほぼ等しい。キャピラリチューブ４８はまた、キャビティ５０と固定環状筒部３９のチャンバ４９に連通する小径の連通部５１を有する。実施例では、連通部５１は小径の孔で形成されている。

キャピラリチューブ４８の寸法は、外径２ｍｍ、長さ２０ｍｍを有する。キャビティ５０の大きさは、使用条件によって決まる。具体的に説明すると、後述するように、キャピラリチューブ４８のキャビティ５０にはその両側から別々の光ファイバが挿入され、これらの光ファイバがそれらの対向端部で光学的に結合される。そのため、キャビティ５０の内径は、使用する光ファイバのクラッド外径と同一であるか又はそれよりも僅かに大きくする。例えば、光ファイバのクラッド径（公差を含む値）が１２５〜１２６μｍの場合、キャビティ５０の内径は１２６μｍとする。したがって、クラッド外径の公差がゼロの場合、対向する２つの光ファイバはキャビティ５０内で最大１μｍの軸ずれを生じる。しかし、光ファイバのコア径は通常１０μｍ程度であるのでその軸ずれ量はコア径の約１０％に過ぎない。そのため、２つの光ファイバは良好に光結合できる。

キャピラリチューブ４８は、キャビティ５０に光ファイバを挿入し易いこと、精度良く加工できること（キャビティに所望の真直度を確保できること、キャビティと外周面の間に所望の同心度が得られること）、所望の靱性を有すること、耐衝撃性に優れていること、光ファイバの熱膨張率に近いこと（キャピラリチューブと光ファイバの相対移動を防止するためである）が望ましい。そのため、キャピラリチューブ４８は、セラミック焼結体で形成することが好ましい。また、光ファイバの挿入抵抗を最小限にするには、キャピラリチューブをガラスで形成することが好ましい。

このキャピラリチューブ４８に対し、導光チューブ３２の光ファイバ３３が接続される。具体的に、基端側の導光チューブ３２の末端側は、基軸４１に沿って筐体３５の壁５２を貫通しており、図示しない固定手段（例えば、接着剤）により壁５２に固定されている。筐体３５の内側では、導光チューブ３２の被覆が除去されて光ファイバ３３が露出しており、この光ファイバ３３が固定子３７の端壁４０を貫通し、更にチャンバ４９を介して、キャピラリチューブ４８のキャビティ５０に挿入され、光ファイバ３３の末端が連通部５１の基端側に位置させてある。

キャピラリチューブ４８のキャビティ（内腔）５０には、その末端から別の光ファイバ５３の基端側が挿入されている。この光ファイバ５３の基端は連通部５１の末端側に位置させてある。したがって、光ファイバ３３の末端と光ファイバ５３の基端は連通部５１を挟んで対向しており、両者の間に隙間５４が形成されている。例えば、隙間５４の回転軸方向長さは約０．１ｍｍ以内に調整され、これにより光ファイバ３３，５３が基軸４１に沿って同軸上に配置されて光学的に連結されている。光ファイバ５３の末端は、貫通孔４７の末端開口部に固定されたアダプタ５５にコネクタ５６を介して連結されている。そして、光ファイバ５３は、キャピラリチューブ４８の末端部に設けた接着剤５７によってキャピラリチューブ４８に固定される。同時に、この接着剤５７により、キャピラリチューブ４８が回転子３８に固定される。

固定子３７と回転子３８を組み合わせることによって密閉されたチャンバ４９には、マッチング材料５８が充填される。マッチング材料５８は、照射光及び散乱光を出来るだけ減衰させることなく透過させることができる材料が好ましい。マッチング材料５８は、光ファイバ３３，５３のコアと同一又は、ほぼ同一の屈折率を有する液体又は流動体（ゲル材料）を利用する。これにより、光ファイバ３３，５３のコア端におけるフレネル反射が減少し、伝播する光の減衰が抑制される。なお、マッチング材料５８の充填は、固定子３７の環状筒部３９又は端壁４０に設けた充填孔（図示せず）から行うことができる。チャンバ４９に充填されたマッチング材料５８は連通部５１から隙間５４に入り、対向する光ファイバ３３，５３の間に介在する。

これにより、透光性のマッチング材料５８は、キャピラリチューブ４８の外部空間であるチャンバ４９と、隙間５４と、連通部５１に、収容されることとなる。

回転子３８を回転する回転機構２０は、モータ４４を有する。上述のように、モータ４４は制御部３０と電気的に接続されており、制御部３０から出力される回転制御信号に基づいて回転する。そのために、モータ４４の回転軸５９には歯車６０が固定されている。歯車６０は、筐体３５に支持された別の歯車６１にかみ合っている。歯車６１はまた、回転子である円柱体４２の外周面に形成された歯車６２とかみ合っている。したがって、モータ４４の駆動により、回転子３８が回転する。モータ４４の回転を回転子３８に伝達する手段は、歯車機構に限るものでなく、ベルトとプーリを組み合わせたものであってもよい。また、モータ４４の種類は限定的ではないが、上述のように回転子３８の回転とミラー２６の移動を同期させるために、モータ４４にはステッピングモータを使用することが好ましい。

このように構成されたロータリジョイント３６に接続されるプローブ１７は、既述のように光ファイバ１８を有する。光ファイバ１８の基端にはコネクタ６３が連結されている。コネクタ６３は、ロータリジョイント３６のアダプタ５５に着脱自在に連結でき、アダプタ５５に連結された状態で、光ファイバ１８と光ファイバ５３を光結合する。そのため、コネクタ５６，６３とアダプタ５５には、光ファイバの接続に適したＦＣコネクタとＦＣアダプタ又はＳＣコネクタとＳＣアダプタを使用することが好ましい。

光ファイバ１８の末端には、光ファイバ１８から送られてくる照射光を外径方向に対して徐々に屈折率が変化している屈折率分布（傾斜）型レンズ（以下、レンズとも称す）６４と、レンズ６４から射出した照射光の伝播方向プローブ１７の径方向に向ける直角プリズム６５が固定されており、直角プリズム６５の斜面には照射光を反射させる金属膜によるミラー部が形成されている。また、光ファイバ１８には、回転子３８の回転を末端のレンズ６４に伝えるためのトルク伝達用スリーブ６６が外装されている。スリーブ６６は、光ファイバの自由な動きを保証するために必要な柔軟性を有する。そのため、スリーブ６６は、細いワイヤを螺旋状に巻回したチューブ状のトルクワイヤ、スプリングワイヤで形成することが好ましい。

筐体３５から突出した光ファイバ１８の殆どの部分は、シース６７が外装されている。シース６７は透光性を有するフレキシブルな材料（例えば、ポリテトラフロオロエチレン）からなり、その末端は直角プリズム６５を越えて伸びており、末端開口がキャップ６８によって塞がれている。また、スリーブ６６のレンズ６４に連結された部分又はスリーブ６６の露出外周面とこれに対向するシース部分の間には、例えば環状ゴムからなるシール部材６９が配置されており、これらキャップ６８とシール部材６９の間に形成された空間７０に、直角プリズム６５の屈折率と同一又はほぼ同一若しくはそれに近い屈折率を有するマッチング材料７１が充填されている。これにより、プリズム６５の射出面及び入射面におけるフレネル反射が減少し、伝播する光の減衰が抑制される。シース６７の基端は、光ファイバ１８の基端よりも末端側に位置しており、そこには環状の留め具７２が固定されている。

このように構成されたプローブ１７は、図示するように、筐体３の壁５２に形成した貫通孔に挿通され、コネクタ６３をアダプタ５５に連結し、貫通孔４７の周囲に留め具７２を固定して、光結合装置１９に接続される。この作業が容易にできるように、筐体３５の一部は開閉可能な扉７３として形成されており、この扉７３を開けて上述の接続作業が行われる。当然、コネクタ６３をアダプタ５５から分離するとともに留め具７２を筐体３５から取り外すことにより、プローブ１７を取り外して交換することもできる。

以上のように構成された照射部１６の動作を説明する。上述の断層撮影時、制御部３０から出力された信号に基づいてモータ４４が駆動して回転子３８を回転させる。この回転により、回転子３８内に固定されている光ファイバ５３とキャピラリチューブ４８と回転子３８に連結されたプローブ１７内の光ファイバ１８が基軸４１を中心に回転する。そして、カプラ１３で分割された照射光は、導光チューブ３２で被覆された光ファイバ３３と、回転子３８内に固定されている光ファイバ５３と、プローブ１７内に収容されている光ファイバ１８を通じて、レンズ６４、更に直角プリズム６５に送られ、該直角プリズム６５の斜面に形成された金属膜ミラーで反射されることでプローブ１７の径外側方向に向けて射出され、マッチング材料７１と透光性シース６７を介して径方向外側に投射される。また、投射された照射光は、光ファイバ１８の回転と共に周方向に移動される。

例えば、上述の血管断層撮影の場合、投射された照射光は血管２１の内壁及び内部組織で散乱する。散乱した光の一部は、シース６７、マッチング材料７１を介して直角プリズム６５の入射面に入射された後、レンズ６４、回転する光ファイバ１８、５３と、固定された光ファイバ３３を介してカプラ１３に戻される。

回転子３８の回転時、回転時の振動等によって、固定された光ファイバ３３と回転する光ファイバ５３との距離が変化する。ここでの距離の変化量は僅か（例えば、１ｍｍ）であっても、キャビティ５０の内径は極めて小さい（１２５〜１２６μｍ）ことから、隙間５４のみにマッチング材料が収容されている場合には隙間５４内の圧力変化は極めて大きくなるが、上述のように、本実施の形態においては、隙間５４は連通部５１を介して外部のチャンバ４９と連通しているため、隙間５４の圧力変化に応じてチャンバ４９内のマッチング材料５８が隙間５４に出入りし、隙間５４内の圧力を略一定に維持される。

すなわち、透光性のマッチング材料５８を、キャピラリチューブ４８の外部空間であるチャンバ４９と、隙間５４と、連通部５１に、収容する構成とすることで、対向する光ファイバ３３と光ファイバ５３の間隔が回転に起因して変動することがあっても、隙間５４内のマッチング液に大きな圧力変動を生じさせることがない。これにより、隙間５４に充填されているマッチング材料５８に負圧が作用して密度及び屈折率の変化や気泡が発生するといった問題を解消することができ、ノイズの発生がなく、歪み等のない良好な撮影画像が得られる光結合装置及び光断層撮影装置を提供することが可能となる。

なお、上述した本発明の光断層撮影装置及び光結合装置は上述の実施形態に限定されるものでなく、種々改変可能である。

例えば、上記実施形態では、連通部５１は、キャビティ５０から径方向外側に向かって一方向に伸びる孔で形成したが、図３に示すように、キャビティ５０から径方向外側に向かって２以上の方向（例えば、反対方向）に伸びる複数の孔７３で形成してもよい。

また、連通部５１は孔である必要はなく、図４に示すように、キャビティ５０を横断する溝７４であってもよい。

さらに、連通部５１は、径方向に伸びる孔や溝である必要はなく、図５に示すように、キャビティ５０の内面に沿って直線的に又は螺旋状に形成された連通溝７５であってもよい。

キャピラリチューブ４８に孔や溝を加工する作業を無くすために、例えば、キャピラリチューブ４８を、図６に示すように、医療機器であるステントに似た網目の筒体７６で形成してもよい。この場合、固定された光ファイバ３３と回転する光ファイバ５３の間の隙間５４には網目開口７７を通じてマッチング材料が自由に出入りしてマッチング材料の性質が変化することや気泡の発生を防止する。

以上の方法に代えて、図７，８，９に示すように、マッチング材料５８を収容しているチャンバ４９に位置する光ファイバ３３のクラッド外周面に長軸方向の溝７８又は切欠７９を形成し、この溝７８又は切欠７９を通じてチャンバ４９と隙間５４を連通してもよい。

光ファイバに溝又は切欠を形成することに代えて、図１０、１１に示すように、少なくともチャンバ４９に位置する光ファイバ３３の外周とキャピラリチューブ４８の間に筒状部材８０を外装し、この筒状部材８０に長軸方向の溝８１又は切欠（図示せず）を形成し、この溝８１又は切欠を通じてチャンバ４９と隙間５４を連通してもよい。この形態では、筒状部材８０は、光ファイバ３３に固定してもよいし、光ファイバ３３に対して回転自在であってもよい。

その他、上述の実施形態では、キャピラリチューブは回転子３８に固定したが、図１２に示すように、キャピラリチューブ４８を筐体（固定部）に固定してもよい。この場合、図示するように、基端側の光ファイバ３３と末端側の光ファイバ１８の中間にある光ファイバ５３は回転子３８に固定され、その基端側がキャビティ５０の末端側に挿入される。そして、光ファイバ３３，５３の間に形成された隙間５４が連通部５１を介してチャンバ４９に連通され、隙間５４の圧力変動に応じてマッチング材料５８が隙間５４に出入りし、そこの圧力を一定に維持する。

なお、複数の変形例を個々に説明したが、これら複数の変形例は任意に組み合わせることができ、そのような変形例も本発明に含まれるものである。

その他、上記実施形態に係る光断層撮影装置はいわゆるタイムドメイン方式と呼ばれるものであるが、その他の形式（スペクトルドメイン方式、スウェプトドメイイン方式、フーリエドメイン方式）の光断層撮影装置にも上述した種々の形態を組み込むことができる。

１０光断層撮影装置
１１光源
１３カプラ（光分割手段、光合成手段）
１６照射部
１７プローブ
１８、３３、５３光ファイバ
１９光結合装置
２１血管（撮影対象物）
２３光路長調整部
２４導光路
２５レンズ光学系
２６ミラー
２８干渉光検出部
２９画像処理部
３０制御部
３１画像表示部
３２導光チューブ
３４被覆
３５筐体
３６ロータリジョイント
３７固定子
３８回転子
３９環状筒部
４１基軸
４２円柱体
４４モータ
４５段部
４６シール
４７貫通孔
４８キャピラリチューブ
４９チャンバ
５０キャビティ（内腔）
５１連通部
５２壁
５４隙間
５５アダプタ
５６コネクタ
５７接着剤
５８、７１マッチング材料
５９モータ回転軸
６３コネクタ
６４屈折率分布（傾斜）型レンズ
６５直角プリズム
６６スリーブ
６７シース
６８キャップ
６９シール部材
７０空間
７２留め具
７３孔
７４、７８、８１溝
７５連通溝
７６網目の筒体
７７網目開口
７９切欠
８０筒状部材

Claims

チューブの内腔に、前記チューブの両端から光ファイバが挿入され、前記光ファイバのうち一方の光ファイバを前記チューブに対して相対的に非回転状態に保持するとともに他方の光ファイバを前記チューブに対して相対的に回転可能に保持し、前記内腔内で一方の光ファイバの一端部と他方の光ファイバの一端部を離間させてそれらの間に隙間を形成し、一方の光ファイバと他方の光ファイバとを前記隙間を介して光結合する光結合装置において、
前記チューブの外部空間と前記隙間とを連通する連通部を有し、
前記外部空間、前記隙間、及び前記連通部に、光が透過できる材料からなる液体又は流動体を収容したことを特徴とする光結合装置。
前記連通部は、前記チューブ又は前記一方の光ファイバ若しくは前記他方の光ファイバの少なくともいずれか一つに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光結合装置。
非回転状態に固定された固定子と、前記チューブの中心軸を中心に前記固定子に対して相対的に回転可能に支持された回転子とを有し、
前記外部空間が前記固定子と前記回転子によって形成されており、
前記一方の光ファイバ又は前記他方の光ファイバのいずれか一方の一端部が前記回転子に固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光結合装置。
前記チューブが前記回転子に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の光結合装置。
前記チューブが前記固定子に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の光結合装置。
前記連通部は、前記一方の光ファイバ又は前記他方の光ファイバの少なくともいずれかと前記チューブとの間に配置された筒状部材に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光結合装置。
光源から射出された光を照射光と参照光に分割し、前記照射光を光ファイバによって導光し、前記光ファイバを対象物に挿入した状態で前記光ファイバをその長軸を中心に回転させることにより前記対象物の横断面に沿って前記照射光を照射しながら前記参照光との干渉光を検出することにより、前記対象物の断層画像を取得する光断層撮影装置において、
前記対象物に挿入される光ファイバが、請求項１から請求項６までのいずれかに記載の光結合装置に光学的に接続され、
前記照射光が、前記光結合装置及び前記対象物に挿入される光ファイバを介して送られるようにしたことを特徴とする光断層撮影装置。