WO2016056615A1 - Oct装置用光検出モジュール及びoct装置 - Google Patents

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WO2016056615A1
WO2016056615A1 PCT/JP2015/078575 JP2015078575W WO2016056615A1 WO 2016056615 A1 WO2016056615 A1 WO 2016056615A1 JP 2015078575 W JP2015078575 W JP 2015078575W WO 2016056615 A1 WO2016056615 A1 WO 2016056615A1
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incident
interference light
light
lens
oct apparatus
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PCT/JP2015/078575
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牧野 健二
正人 稲垣
桂 田畑
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浜松ホトニクス株式会社
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Publication date
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    • GPHYSICS
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    • G01J1/02Details
    • G01J1/04Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0411Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings using focussing or collimating elements, i.e. lenses or mirrors; Aberration correction

Definitions

  • the present invention relates to a photodetection module for an OCT apparatus and an OCT apparatus.
  • OCT Optical Coherence Tomography
  • Patent Documents 1 and 2 An OCT apparatus that acquires a tomographic image of an object by measuring a reflection amount distribution in the depth direction of the object using light interference.
  • OCT apparatuses are used for biodiagnosis of eyeballs, teeth, and the like because they can image the internal structure of an object with high spatial resolution.
  • the OCT apparatuses described in Patent Documents 1 and 2 attempt to remove noise by suppressing return light in a probe that guides measurement light. Furthermore, the OCT apparatus described in Patent Document 2 suppresses return light even in a reference light delay line.
  • the present inventors conducted research on the OCT apparatus. As a result, the present inventors have found the fact that the position where the fixed pattern noise appears in the tomographic image acquired by the conventional OCT apparatus corresponds to the optical path length of the interference light in the optical lens used in the light detection module. . That is, it was found that the fixed pattern noise appears at a specific position in the depth direction of the tomographic image due to the multiple reflection of the interference light within the optical lens. The present inventors paid attention to these facts found by themselves. The inventors of the present invention have further studied earnestly about the configuration of the photodetection module that sufficiently reduces the fixed pattern noise, and arrived at the present invention.
  • a photodetection module for an OCT apparatus is a photodetection module that detects interference light emitted from the exit end face of an optical fiber in the OCT apparatus.
  • the light detection module for an OCT apparatus includes an optical lens and a light detector.
  • the optical lens has an entrance surface and an exit surface. Interference light emitted from the emission end face is incident on the incident surface. From the exit surface, the interference light incident on the entrance surface is emitted.
  • the photodetector has a detection surface. Interference light emitted from the emission surface is incident on the detection surface.
  • the incident surface is arranged so that the interference light is inclined with respect to a normal at the incident position of the interference light.
  • the emission surface is arranged such that the interference light is emitted with an inclination with respect to the perpendicular at the emission position of the interference light.
  • the detection surface is arranged so that the interference light is incident with an inclination with respect to the normal at the incident position of the interference light.
  • the optical detection module for an OCT apparatus may further include a cover portion.
  • the cover portion is formed with an opening through which interference light passes and covers the optical lens. In this case, it is possible to prevent light other than the interference light from being detected by the photodetector. As a result, noise caused by light other than interference light hardly appears in the tomographic image.
  • the optical detection module for an OCT apparatus may further include a positioning unit.
  • the positioning unit defines the position of the optical fiber and positions the emission end face with respect to the opening. In this case, since the position of the optical fiber is defined, it is easy to set the positions of the optical lens and the photodetector.
  • the optical lens may be a ball lens.
  • the optical lens may be a fusion lens.
  • the optical lens may be a plurality of lenses arranged spatially separated from each other.
  • the optical lens may further include a plurality of regions having different refractive indexes on an optical path between the entrance surface and the exit surface, and an interface through which interference light is incident between the plurality of regions.
  • the interface may be arranged such that the interference light is incident with an inclination with respect to the normal at the incident position of the interference light. In this case, multiple reflection of interference light is prevented at the interface between the plurality of regions. Therefore, it is possible to sufficiently reduce the fixed pattern noise.
  • the OCT apparatus includes any one of the above-described optical detection modules for an OCT apparatus.
  • the fixed pattern noise can be sufficiently reduced.
  • an optical detection module for an OCT apparatus and an OCT apparatus that can sufficiently reduce fixed pattern noise.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an OCT apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the photodetection module for the OCT apparatus of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the CAN device of FIG.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the photodetection module for the OCT apparatus of FIG.
  • FIG. 5A is a graph showing the intensity distribution of reflected light measured by the OCT apparatus according to the example
  • FIG. 5B is a graph showing the intensity distribution of reflected light measured by the OCT apparatus according to the comparative example. is there.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a light detection module for an OCT apparatus according to a modification.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view of an optical detection module for an OCT apparatus according to another modification.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an OCT apparatus according to the present embodiment.
  • the OCT apparatus 100 is configured to obtain a tomographic image of the object OB by, for example, the SS-OCT (Swept-source OCT) method.
  • the interference light spectrum is detected while changing the wavelength of the low coherence light emitted from the light source 101 over time.
  • a tomographic image of the object OB as a sample is obtained based on the result of Fourier transform of the interference light spectrum.
  • the OCT apparatus 100 includes a light source 101, an interference unit 102, a detection unit 103, a calculation unit 104, a monitor 105, and a function generator 106.
  • the light source 101 is a wavelength swept light source.
  • the light source 101 is composed of, for example, a KTN crystal.
  • the KTN crystal is a transparent optical crystal made of potassium (K), tantalum (Ta), niobium (Nb), and oxygen.
  • the light source 101 emits laser light L0 whose frequency changes within a certain range.
  • the laser beam L0 emitted from the light source 101 is incident on the coupler 111 installed in the interference unit 102.
  • the coupler 111 branches the incident laser beam L0 into the measurement beam LS and the reference beam LR. For example, the coupler 111 branches the laser light L0 into the measurement light LS and the reference light LR at a branching ratio of 90:10.
  • the reference light LR is incident on the collimating lens 113 through the circulator 112.
  • the collimating lens 113 turns the reference light LR into parallel light.
  • the reference light LR emitted as collimated light by the collimator lens 113 is applied to the reference mirror 114.
  • the reference light LR reflected by the reference mirror 114 is incident on the polarization controller 115 through the collimator lens 113 and the circulator 112.
  • the polarization controller 115 adjusts the polarization of the passing reference light LR.
  • the reference light LR emitted from the polarization controller 115 is incident on the coupler 116.
  • the measurement light LS is incident on the polarization controller 118 through the circulator 117.
  • the polarization controller 118 adjusts the polarization of the passing measurement light LS.
  • the measurement light LS emitted from the polarization controller 118 enters the collimator lens 119.
  • the collimating lens 119 makes the measurement light LS parallel light.
  • the measurement light LS emitted from the collimator lens 119 is incident on the galvanometer mirror 120.
  • the galvanometer mirror 120 has two reflecting mirrors.
  • the galvanometer mirror 120 controls the optical path of the measurement light LS.
  • the measurement light LS reflected by the galvanometer mirror 120 is collected by the focusing lens 121.
  • the measurement light LS collected by the focusing lens 121 is irradiated to the object OB.
  • the measurement light LS reflected by the object OB is incident on the coupler 116 through the focusing lens 121, the galvanometer mirror 120, the collimator lens 119, the polarization controller 118, the circulator 117, and the polarization controller 122.
  • the coupler 116 combines the reference light LR and the measurement light LS to interfere with each other.
  • the interference light LC generated by this interference is branched into two at a branching ratio of 50:50.
  • the branched interference light LC is incident on two OCT device light detection modules 1 (hereinafter also simply referred to as “light detection module 1”) installed in the detection unit 103, respectively.
  • the two light detection modules 1 constitute a balance detector 123 that detects an interference signal of the interference light LC. Details of the light detection module 1 will be described later.
  • the balance detector 123 outputs a current signal as an interference signal to the I / V amplifier 124.
  • the I / V amplifier 124 converts and amplifies the current signal input from the balance detector 123 into a voltage signal.
  • the I / V amplifier 124 outputs the converted and amplified voltage signal to the amplifier 125.
  • the amplifier 125 equalizes and amplifies the voltage signal input from the I / V amplifier 124 to an amplitude level suitable for input to the calculation unit 104.
  • the amplifier 125 outputs the equalized and amplified voltage signal to the arithmetic unit 104 as an interference signal SC.
  • the calculation unit 104 is, for example, a personal computer.
  • the computing unit 104 performs Fourier transform on the interference light spectrum.
  • the computing unit 104 constructs an intensity distribution of reflected light from a plurality of specific depth positions in the object OB based on the result of Fourier transform.
  • the computing unit 104 constructs a tomographic image based on the constructed intensity distribution of reflected light. This tomographic image is displayed on the monitor 105.
  • the function generator 106 inputs the A scan trigger signal TA from the light source 101.
  • the A scan trigger signal TA is synchronized with the sweep frequency of the light source 101.
  • the A scan trigger signal TA is used as a synchronization signal (raster trigger) for acquiring one-dimensional information in the depth direction (A scan).
  • the function generator 106 converts the input A scan trigger signal TA into a B scan trigger signal TB.
  • the function generator 106 further converts the B scan trigger signal TB into drive signals D1 and D2.
  • the function generator 106 outputs the B scan trigger signal TB to the calculation unit 104.
  • the function generator 106 outputs drive signals D1 and D2 to the galvanometer mirror 120.
  • the galvanometer mirror 120 drives the two reflection mirrors based on the drive signals D1 and D2. As a result, the galvanometer mirror 120 performs two-dimensional scanning (B-scan) on the measurement light LS within the measurement range set for the object OB.
  • the calculation unit 104 arranges the tomographic images based on the B scan trigger signal TB. Thus, the calculation unit 104 constructs two-dimensional and three-dimensional tomographic images.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the photodetection module for the OCT apparatus of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the CAN device of FIG.
  • FIG. 3A is a side view of the CAN device.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line IIIb-IIIb in FIG.
  • FIG. 3C is a bottom view of the CAN device.
  • the light detection module 1 is installed in the detection unit 103 (see FIG. 1) in the OCT apparatus 100 (see FIG. 1), and detects the interference light LC.
  • the interference light LC is guided by the optical fiber F from the interference unit 102 (see FIG. 1) and is emitted from the emission end face FS.
  • the light detection module 1 includes a housing 2, a receptacle 3 accommodated in the housing 2, a CAN device 5 inserted in the receptacle 3, a first insertion portion (positioning portion) 31 constituting a part of the receptacle 3, and A second insertion portion (cover portion) 32, a ball lens (optical lens) 7A and a photodiode (photodetector) 8 provided in the CAN device 5 are provided.
  • the housing 2 has a cylindrical portion 2a having both ends opened.
  • the housing 2 accommodates the receptacle 3 inside the cylindrical portion 2a.
  • the receptacle 3 has a first insertion portion 31 on one side in the predetermined direction A and a second insertion portion 32 on the other side.
  • the 1st insertion part 31 is cylindrical shape by which the end surface of one side was opened.
  • the outer diameter of the first insertion portion 31 is smaller than the inner diameter of the housing 2.
  • the ferrule 4 is inserted into the first insertion portion 31.
  • the 2nd insertion part 32 is cylindrical shape by which the end surface of the other side was opened.
  • the outer diameter of the second insertion portion 32 is equal to the inner diameter of the housing 2.
  • the CAN device 5 is inserted into the second insertion part 32.
  • the first insertion portion 31 and the second insertion portion 32 have a shape in which the bottom portions are integrated.
  • An opening 33 through which the interference light LC passes is formed at the center of the bottom.
  • the outer surface of the second insertion portion 32 is fixed to the inner surface of the housing 2 with, for example, an adhesive B1.
  • the CAN device 5 is fixed to the inner surface of the second insertion portion 32 by, for example, an adhesive B2 and an adhesive B3.
  • the CAN device 5 is aligned at an optimum position with respect to the optical path.
  • the adhesive B2 is, for example, a UV curable resin.
  • the adhesive B ⁇ b> 2 temporarily fixes the CAN device 5 to the inner surface of the second insertion part 32.
  • the adhesive B3 is a thermosetting resin.
  • the adhesive B3 permanently fixes the CAN device 5 temporarily fixed by the adhesive B2 to the inner surface of the second insertion portion 32.
  • the aligned CAN device 5 is fixed by an adhesive, but the aligned CAN device 5 is fixed by, for example, irradiating and welding a YAG laser without using an adhesive. It doesn't matter.
  • the first insertion portion 31 functions as a positioning portion that defines the position of the optical fiber F inserted into the ferrule 4 via the sleeve 34 and the ferrule 4 and positions the emission end face FS with respect to the opening 33.
  • the second insertion portion 32 has an opening 33 through which the interference light LC passes, and functions as a cover portion that covers the ball lens 7A.
  • the central axes C of the housing 2, the first insertion portion 31, the second insertion portion 32, the CAN device 5 and the ferrule 4 are coincident with each other.
  • the CAN device 5 has a so-called TO-CAN device configuration.
  • the CAN device 5 includes a submount 53, lead pins 54 to 56, and a lens cap 57.
  • the submount 53 is provided on the base 51.
  • the lead pins 54 to 56 pass through the base 51.
  • the lens cap 57 is provided so as to cover the base 51 and the submount 53.
  • the lens cap 57 holds the ball lens 7 ⁇ / b> A while being positioned with respect to the opening 33.
  • the ball lens 7A is arranged such that the center of gravity O is shifted from the center axis C by a predetermined distance.
  • the photodiode 8 is provided on the submount 53.
  • the photodiode 8 is disposed on the submount 53 at a position shifted from the central axis C by a predetermined distance.
  • the lead pin 54 is wire bonded to the cathode terminal of the photodiode 8.
  • the lead pin 55 is wire bonded to the anode terminal of the photodiode 8.
  • the lead pin 56 is connected to GND.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the optical detection module for the OCT apparatus of FIG.
  • the configuration of the optical fiber F, the ball lens 7A, the photodiode 8, and the periphery thereof is shown enlarged.
  • Other configurations are omitted as appropriate.
  • the ball lens 7 ⁇ / b> A has an entrance surface 71 and an exit surface 72.
  • the interference light LC emitted from the emission end face FS is incident on the incident surface 71.
  • the interference light LC incident on the incident surface 71 is emitted from the emission surface 72.
  • the ball lens 7 ⁇ / b> A is a sphere whose outer surface is a single curved surface 73. Therefore, in the ball lens 7 ⁇ / b> A, the incident surface 71 and the emission surface 72 are both equal to the curved surface 73.
  • the ball lens 7A focuses the interference light LC emitted from the emission surface 72.
  • the ball lens 7A is made of, for example, glass.
  • the refractive index of the ball lens 7A is the same in the entire region of the ball lens 7A.
  • the curved surface 73 is provided with an AR coat to prevent reflection.
  • the photodiode 8 has a detection surface (light receiving surface) 81.
  • the convergent interference light LC emitted from the emission surface 72 of the ball lens 7A is incident on the detection surface 81.
  • the detection surface 81 is a flat surface, for example.
  • the detection surface 81 may be a curved surface or may be inclined with respect to the base 51 (see FIG. 2).
  • the detection surface 81 is AR coated to prevent reflection.
  • the interference light LC is guided by the optical fiber F and emitted from the emission end face FS of the optical fiber F.
  • the emission end face FS is polished obliquely in order to suppress return light due to reflection of the interference light LC.
  • the return light is reflected light that travels from the emission end face FS toward the interference unit 102 (see FIG. 1).
  • the inclination angle of the emission end face FS is, for example, 8 °.
  • the interference light LC emitted from the emission end face FS is incident on the incident surface 71 of the ball lens 7A through the opening 33 (see FIG. 2). At this time, the interference light LC is incident with an inclination with respect to the normal line (normal line) 75 of the incident surface 71 at the incident position 74 of the interference light LC. For this reason, the reflected light L1 from the incident surface 71 travels in a direction different from the emission end surface FS of the optical fiber F. Accordingly, multiple reflection of the interference light LC between the emission end face FS and the incident face 71 can be suppressed.
  • the interference light LC incident on the incident surface 71 is emitted from the emission surface 72 through the position shifted from the center of gravity O without passing through the center of gravity O inside the ball lens 7A. At this time, the interference light LC is emitted with an inclination with respect to the perpendicular (normal line) 77 of the emission surface 72 at the emission position 76 of the interference light LC. For this reason, the reflected light L ⁇ b> 2 from the emission surface 72 travels in a direction different from the incident position 74 of the incident surface 71. Therefore, the multiple reflection of the interference light LC between the incident position 74 of the incident surface 71 and the emission position 76 of the output surface 72 can be suppressed.
  • the interference light LC emitted from the emission surface 72 is incident on the detection surface 81 of the photodiode 8.
  • the interference light LC is incident with an inclination with respect to a normal line (normal line) 83 of the detection surface 81 at the incident position 82 of the interference light LC.
  • the reflected light L3 from the detection surface 81 travels in a direction different from the emission position 76 of the emission surface 72. Therefore, multiple reflection of the interference light LC between the emission position 76 of the emission surface 72 and the incident position 82 of the detection surface 81 can be suppressed.
  • the detection surface 81 is a flat surface, it can be said that the detection surface 81 is arranged so that the interference light LC is incident obliquely.
  • the incident light 71 is incident on the incident surface 71 of the ball lens 7A with an inclination with respect to the perpendicular 75 at the incident position 74 of the interference light LC.
  • the emission surface 72 is arranged such that the interference light LC is emitted with an inclination with respect to the perpendicular 77 at the emission position 76 of the interference light LC.
  • the detection surface 81 of the photodiode 8 is arranged so that the interference light LC is inclined with respect to the normal 83 at the incident position 82 of the interference light LC.
  • the optical path of the reflected light L1 generated on the incident surface 71 of the ball lens 7A, the optical path of the reflected light L2 generated on the output surface 72 of the ball lens 7A, and the photodiode 8 The optical path of the reflected light L3 generated on the detection surface 81 does not overlap the optical path of the interference light LC. That is, the reflected lights L1 to L3 do not return on the same optical path as the interference light LC, respectively. For this reason, there is no so-called multiple reflection in which reflected light on the surface of the optical element is reflected on the same optical path, re-reflected on the surface of another optical element, and returned on the same optical path. Thereby, multiple reflection of the interference light LC is prevented on the optical path between the emission end face FS of the optical fiber F and the detection face 81 of the photodiode 8. Therefore, it is possible to sufficiently reduce fixed pattern noise caused by multiple reflection.
  • the interference light LC When the interference light LC is inclined with respect to the perpendicular 75 and is incident on the incident surface 71, the interference light LC is inclined with respect to the perpendicular 75 and emitted toward the inside of the ball lens 7A. Therefore, the incident surface 71 is disposed so that the interference light LC is incident on the perpendicular line 75 and the incident surface 71 is emitted such that the interference light LC is emitted obliquely with respect to the perpendicular line 75. It is synonymous with being arranged.
  • the emission surface 72 is arranged so that the interference light LC is emitted with an inclination with respect to the perpendicular 77, and the emission surface with which the interference light LC is incident with an inclination with respect to the perpendicular 77.
  • the fact that 72 is arranged is synonymous.
  • the light detection module 1 includes a second insertion portion 32.
  • the second insertion portion 32 has an opening 33 through which the interference light LC passes, and functions as a cover portion that covers the ball lens 7A. Thereby, it is possible to suppress light other than the interference light LC incident on the ball lens 7A from being detected by the photodiode 8 and appearing as fixed pattern noise in the tomographic image. This makes it possible to sufficiently reduce fixed pattern noise.
  • the light detection module 1 includes a first insertion portion 31.
  • the first insertion portion 31 defines the position of the optical fiber F and functions as a positioning portion that positions the emission end face FS with respect to the opening 33. Thereby, since the position of the optical fiber F is defined, the positions of the ball lens 7A and the photodiode 8 are easily set.
  • the OCT apparatus 100 includes the optical detection module 1 for the OCT apparatus, the fixed pattern noise can be sufficiently reduced as described above.
  • FIG. 5A is a graph showing the intensity distribution of the reflected light measured by the OCT apparatus according to the example.
  • FIG. 5B is a graph showing the intensity distribution of the reflected light measured by the OCT apparatus according to the comparative example.
  • an OCT apparatus corresponding to the above-described OCT apparatus 100 according to the present embodiment is used.
  • the ball lens is arranged so that the center of gravity thereof is located on the central axis of the light detection module, and the photodiode is arranged on the central axis on the submount.
  • the measurement was performed using laser light with the object as air and the wavelength changing in the range of 1 to 1.1 ⁇ m.
  • the horizontal axis of the graph indicates pixels corresponding to the position of the object in the depth direction.
  • the vertical axis represents the intensity of the reflected light. As described above, since the object is air, almost no light is reflected by the object. Therefore, the vertical axis substantially indicates the intensity of fixed pattern noise.
  • the fixed pattern noise was sufficiently reduced in the OCT apparatus according to the example.
  • the fixed pattern noise appeared at a specific position in the depth direction.
  • the light detection module of the OCT apparatus according to the embodiment has a configuration in which multiple reflection of interference light is prevented between the emission position of the emission surface of the optical fiber and the incidence position of the detection surface of the photodiode.
  • the light detection module of the OCT apparatus according to the comparative example has a configuration in which multiple reflection is likely to occur between the emission position of the emission surface of the optical fiber and the incidence position of the detection surface of the photodiode. This caused such a difference.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a light detection module for an OCT apparatus according to a modification.
  • the light detection module 1 may include a fusion lens (optical lens) 7B instead of the ball lens 7A (see FIG. 2).
  • a fusion lens optical lens
  • the configuration of the optical fiber F, the fused lens 7B, the photodiode 8, and the periphery thereof is shown enlarged. Other configurations are omitted as appropriate.
  • the fused lens 7B is an optical lens in which the incident surface 71 and the emission surface 72 are convex.
  • a convex shape can be obtained by melting glass and utilizing the surface tension of the molten glass.
  • the interference light LC when the interference light LC is incident on the incident surface 71 of the fusion lens 7B, the interference light LC is incident on the perpendicular line 75 of the incident surface 71 at the incident position 74 of the interference light LC. For this reason, the reflected light L1 from the incident surface 71 travels in a direction different from the emission end surface FS of the optical fiber F. Accordingly, multiple reflection of the interference light LC between the emission end face FS and the incident face 71 can be suppressed.
  • the interference light LC When the interference light LC is incident on the emission surface 72 of the fusion lens 7B, the interference light LC is emitted with an inclination with respect to the perpendicular 77 of the emission surface 72 at the emission position 76 of the interference light LC. For this reason, the reflected light L ⁇ b> 2 from the emission surface 72 travels in a direction different from the incident position 74 of the incident surface 71. Therefore, the multiple reflection of the interference light LC between the incident position 74 of the incident surface 71 and the emission position 76 of the output surface 72 can be suppressed.
  • the interference light LC is prevented from being multiple-reflected on the optical path between the emission end face FS of the optical fiber F and the detection face 81 of the photodiode 8. . Therefore, it is possible to sufficiently reduce fixed pattern noise caused by multiple reflection.
  • a lens curved surface can be formed by melting glass as described above. For this reason, manufacture of the photon detection module 1 can be facilitated.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view of an optical detection module for an OCT apparatus according to another modification.
  • the light detection module 1 may include a split lens (optical lens) 7C instead of the ball lens 7A (see FIG. 2).
  • the split lens 7C is composed of two hemispherical lenses 78 and 79.
  • the two hemispherical lenses 78 and 79 are spaced apart from each other.
  • the configuration of the optical fiber F, hemispherical lenses 78 and 79, the photodiode 8, and the periphery thereof is shown enlarged. Other configurations are omitted as appropriate.
  • the hemispherical lenses 78 and 79 have curved surfaces 73A and 73B and flat surfaces 94 and 95, respectively.
  • the hemispherical lenses 78 and 79 are arranged in a state where the flat surfaces 94 and 95 are parallel to each other and face each other with a predetermined interval.
  • the hemispherical lens 78 is disposed on the emission end face FS side of the optical fiber F.
  • the hemispherical lens 79 is disposed on the photodiode 8 side.
  • the curved surface 73 ⁇ / b> A of the hemispherical lens 78 faces the emission end surface FS of the optical fiber F.
  • the curved surface 73 ⁇ / b> B of the hemispherical lens 79 faces the photodiode 8.
  • the split lens 7C has a first region 91, a second region 92, and a third region 93.
  • the first region 91 corresponds to the hemispherical lens 78.
  • the second region 92 corresponds to the hemispherical lens 79.
  • the third region 93 is located between the hemispherical lens 78 and the hemispherical lens 79.
  • the third region 93 is air, the refractive index of the third region 93 is different from the refractive indexes of the first region 91 and the second region 92.
  • the plane 94 corresponds to the interface between the first region 91 and the third region 93.
  • the plane 95 corresponds to the interface between the second region 92 and the third region 93.
  • the curved surface 73A corresponds to the incident surface 71.
  • the curved surface 73B corresponds to the emission surface 72.
  • Interference light LC emitted from the emission end face FS of the optical fiber F is incident on the incident surface 71.
  • the interference light LC is incident with an inclination with respect to the normal 75 of the incident surface 71 at the incident position 74 of the interference light LC.
  • the reflected light L1 from the incident surface 71 travels in a direction different from the emission end surface FS of the optical fiber F. Accordingly, multiple reflection of the interference light LC between the emission end face FS and the incident face 71 can be suppressed.
  • the interference light LC incident on the incident surface 71 passes through the inside of the hemispherical lens 78 and is emitted from the plane 94. At this time, the interference light LC is emitted with an inclination with respect to a normal line (normal line) 97 of the plane 94 at the emission position 96 of the interference light LC. For this reason, the reflected light L4 from the plane 94 is directed in a direction different from the incident position 74 of the incident surface 71. Therefore, the multiple reflection of the interference light LC between the incident position 74 on the incident surface 71 and the emission position 96 on the flat surface 94 can be suppressed.
  • the interference light LC emitted from the plane 94 passes through the air and enters the plane 95.
  • the interference light LC is incident with an inclination with respect to a normal line (normal line) 99 of the plane 95 at the incident position 98 of the interference light LC.
  • the reflected light L5 from the plane 95 is directed in a direction different from the emission position 96 of the plane 94. Therefore, the multiple reflection of the interference light LC between the emission position 96 on the plane 94 and the incident position 98 on the plane 95 can be suppressed.
  • the interference light LC incident on the plane 95 passes through the inside of the hemispherical lens 79 and exits from the exit surface 72.
  • the interference light LC is emitted with an inclination with respect to the normal 77 of the emission surface 72 at the emission position 76 of the interference light LC.
  • the reflected light L ⁇ b> 2 from the emission surface 72 travels in a direction different from the incident position 98 on the plane 95. Therefore, the multiple reflection of the interference light LC between the incident position 98 on the plane 95 and the emission position 76 on the emission surface 72 can be suppressed.
  • hemispherical lenses 78 and 79 are used as the dividing lens 7C, multiple reflection of the interference light LC is performed on the optical path between the emission end face FS of the optical fiber F and the detection face 81 of the photodiode 8. Can be prevented. Therefore, it is possible to sufficiently reduce fixed pattern noise caused by multiple reflection.
  • a plurality of lenses arranged spatially separated from each other may be used as the split lens 7C.
  • an optical lens other than the fused lens 7B and the split lens 7C may be used instead of the ball lens 7A.
  • the entrance surface 71, the exit surface 72, and the detection surface 81 of the photodiode 8 need only be arranged so as to prevent multiple reflection of the interference light LC as described above.
  • the refractive index of the ball lens 7A is the same in the entire region, but is not limited thereto.
  • the ball lens 7A is made of, for example, a plurality of materials, so that a plurality of regions having different refractive indexes on the optical path of the interference light LC between the entrance surface 71 and the exit surface 72 and the interference light between the plurality of regions. May be further included. Also in this case, if the interface is arranged so that the interference light LC is inclined with respect to the normal of the interface at the incident position of the interference light LC, multiple reflection of the interference light LC is prevented and fixed. Pattern noise can be reduced.
  • the incident surface 71 is arranged to suppress multiple reflection with respect to all the light included in the light beam of the interference light LC.
  • the incident surface 71 is at least included in the light beam of the interference light LC. It is sufficient if the arrangement is such that multiple reflection is suppressed with respect to some light.
  • the emission surface 72, the detection surface 81, and the planes 94 and 95 that are interfaces are the same applies.
  • the positioning unit only needs to be able to define the position of the optical fiber F, and the positioning unit may be configured other than the first insertion unit 31.
  • the light detection module 1 may not include the positioning unit.
  • the cover part only needs to prevent light other than the interference light LC from being detected by the photodiode 8 and appearing as noise in the tomographic image, and the cover part may be configured by other than the second insertion part 32.
  • the light detection module 1 may not include the cover portion.
  • the OCT apparatus 100 is not limited to the SS-OCT system, but may be a TD-OCT (Time-domain OCT) system, an SD-OCT (Spectral-domain OCT) system, or the like.
  • TD-OCT Time-domain OCT
  • SD-OCT Spectral-domain OCT
  • Photodetection module for OCT apparatuses, 31 ... 1st insertion part (positioning part), 32 ... 2nd insertion part (cover part), 33 ... Opening, 7A ... Ball lens (optical lens), 7B ... Fusive lens (optical lens), 7C ... Splitting lens (optical lens), 71 ... incident surface, 72 ... exit surface, 74 ... incident position, 75 ... perpendicular, 76 ... exit position, 77 ... perpendicular, 8 ... photo Diode (photodetector), 78, 79 ... hemispherical lens (lens), 81 ... detection surface, 82 ...
  • incident position 83 ... perpendicular, 91 ... first region, 92 ... second region, 93 ... third region, 94 ... plane (interface), 95 ... plane (interface), 100 ... OCT apparatus, F ... optical fiber, FS ... emission end face, LC ... interference light.

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Abstract

 OCT装置100において光ファイバFの出射端面FSから出射された干渉光LCを検出する光検出モジュール1であって、出射端面FSから出射された干渉光LCが入射される入射面71と、入射面71に入射された干渉光LCが出射される出射面72と、を有するボールレンズ7Aと、出射面72から出射された干渉光LCが入射される検出面81を有するフォトダイオード8と、を備え、入射面71は、干渉光LCの入射位置74における垂線75に対して干渉光LCが傾斜して入射され、出射面72は、干渉光LCの出射位置76における垂線77に対して干渉光LCが傾斜して出射され、検出面81は、干渉光LCの入射位置82における垂線83に対して干渉光LCが傾斜して入射される。

Description

OCT装置用光検出モジュール及びOCT装置
 本発明は、OCT装置用光検出モジュール及びOCT装置に関する。
 光の干渉を用いて対象物の深さ方向の反射量分布を測定することにより、対象物の断層画像を取得するOCT(Optical Coherence Tomography)装置が知られている(例えば、特許文献1及び2)。OCT装置は、高い空間分解能で対象物の内部構造を画像化できることから、眼球や歯などの生体診断に用いられている。
 特許文献1及び2に記載されるOCT装置では、光が測定光と参照光とに分離され、分離された測定光が測定対象に照射される。測定対象で反射された測定光は、参照光と合成されることにより干渉光を生じる。この干渉光を光検出器で検出し、検出結果を解析することにより、対象物の深さ方向の反射光の強度分布が一次元の断層画像として測定される。さらに、対象物における測定光の照射位置を走査することにより、二次元または三次元の断層画像が取得される。
特開2001-264246号公報 特開2004-223269号公報
 特許文献1及び2に記載されたOCT装置は、測定光を導波するプローブにおいて、戻り光を抑制することによりノイズの除去を図っている。更に、特許文献2に記載されたOCT装置は、参照光のディレイラインにおいても戻り光を抑制している。
 しかしながら、このような従来のOCT装置は、固定パターンノイズ(Fixed Pattern Noise,FPN)を十分に低減することができなかった。固定パターンノイズは、実際には存在しない像として断層画像の深さ方向の特定の位置に現れる。
 このため、本技術分野においては、固定パターンノイズを十分に低減することが望まれている。
 本発明者らは、OCT装置について調査研究を行った。その結果、本発明者らは、従来のOCT装置で取得される断層画像において固定パターンノイズが現れる位置は、光検出モジュールで用いられる光学レンズにおける干渉光の光路長に対応するという事実を見出した。即ち、干渉光が光学レンズ内で多重反射されることにより、断層画像の深さ方向の特定の位置に固定パターンノイズが現れることが分かった。本発明者らは、自らが見出したこれらの事実に着目した。本発明者らは、固定パターンノイズを十分に低減する光検出モジュールの構成について更に鋭意研究を行い、本発明を想到するに至った。
 本発明の一態様に係るOCT装置用光検出モジュールは、OCT装置において光ファイバの出射端面から出射された干渉光を検出する光検出モジュールである。OCT装置用光検出モジュールは、光学レンズと、光検出器と、を備える。光学レンズは、入射面と、出射面と、を有する。入射面には、出射端面から出射された干渉光が入射される。出射面からは、入射面に入射された干渉光が出射される。光検出器は、検出面を有する。検出面には、出射面から出射された干渉光が入射される。入射面は、干渉光の入射位置における垂線に対して干渉光が傾斜して入射されるように配置される。出射面は、干渉光の出射位置における垂線に対して干渉光が傾斜して出射されるように配置される。検出面は、干渉光の入射位置における垂線に対して干渉光が傾斜して入射されるように配置される。
 本態様では、光ファイバの出射端面と光検出器の検出面との間の光路上で干渉光の多重反射が防止される。したがって、固定パターンノイズを十分に低減することが可能となる。
 本発明の一態様に係るOCT装置用光検出モジュールは、カバー部を更に備えてもよい。カバー部は、干渉光が通る開口が形成され、且つ光学レンズを覆う。この場合、干渉光以外の光が光検出器により検出されるのを防ぐことができる。この結果、干渉光以外の光に起因するノイズが断層画像に現れ難い。
 本発明の一態様に係るOCT装置用光検出モジュールは、位置決め部を更に備えてもよい。位置決め部は、光ファイバの位置を規定し、開口に対して出射端面を位置決めする。この場合、光ファイバの位置が規定されるので、光学レンズ及び光検出器の位置を設定し易い。
 光学レンズは、ボールレンズであってもよい。光学レンズは、融着型レンズであってもよい。光学レンズは、互いに空間的に離間して配置されている複数のレンズであってもよい。
 光学レンズは、入射面及び出射面との間の光路上に屈折率の異なる複数の領域と、複数の領域間に干渉光が入射される界面と、を更に有してもよい。界面は、干渉光の入射位置における垂線に対して干渉光が傾斜して入射されるように配置されてもよい。この場合、複数領域の間の界面で干渉光の多重反射が防止される。したがって、固定パターンノイズを十分に低減することが可能となる。
 本発明の一態様に係るOCT装置は、前述のいずれかのOCT装置用光検出モジュールを具備する。
 本態様では、前述したように、固定パターンノイズを十分に低減することが可能となる。
 本発明の上記一態様によれば、固定パターンノイズを十分に低減することが可能なOCT装置用光検出モジュール及びOCT装置を提供することができる。
図1は、本実施形態に係るOCT装置の構成図である。 図2は、図1のOCT装置用光検出モジュールの構成を示す断面図である。 図3は、図2のCANデバイスの構成を説明する図である。 図4は、図2のOCT装置用光検出モジュールの部分断面図である。 図5(a)は実施例に係るOCT装置により測定した反射光の強度分布を示すグラフであり、図5(b)は比較例に係るOCT装置により測定した反射光の強度分布を示すグラフである。 図6は、変形例に係るOCT装置用光検出モジュールの部分断面図である。 図7は、他の変形例に係るOCT装置用光検出モジュールの部分断面図である。
 以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
 図1を参照して、OCT装置100の構成について説明する。図1は、本実施形態に係るOCT装置の構成図である。
 OCT装置100は、例えば、SS-OCT(Swept-source OCT)方式により対象物OBの断層画像を得るように構成されている。SS-OCT方式では、光源101から出射される低干渉性光の波長を時間的に変化させながら干渉光スペクトルが検出される。当該干渉光スペクトルのフーリエ変換の結果に基づいてサンプルとしての対象物OBの断層画像が得られる。OCT装置100は、光源101と、干渉部102と、検出部103と、演算部104と、モニタ105と、ファンクションジェネレータ106と、を具備している。
 光源101は、波長掃引光源である。光源101は、例えばKTN結晶により構成される。KTN結晶とは、カリウム(K)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)及び酸素からなる透明な光学結晶である。光源101は、周波数が一定の範囲で変化するレーザ光L0を出射する。光源101から出射されたレーザ光L0は、干渉部102に設置されているカプラ111に入射される。カプラ111は、入射されたレーザ光L0を、測定光LSと参照光LRとに分岐する。カプラ111は、例えば分岐比90:10でレーザ光L0を測定光LSと参照光LRとに分岐する。
 参照光LRは、サーキュレータ112を通ってコリメートレンズ113に入射される。コリメートレンズ113は、参照光LRを平行光にする。コリメートレンズ113により平行光とされて出射された参照光LRは、参照ミラー114に照射される。参照ミラー114により反射された参照光LRは、コリメートレンズ113及びサーキュレータ112を通って偏波コントローラ115に入射される。偏波コントローラ115は、通過する参照光LRの偏波を調整する。偏波コントローラ115から出射された参照光LRは、カプラ116に入射される。
 測定光LSは、サーキュレータ117を通って、偏波コントローラ118に入射される。偏波コントローラ118は、通過する測定光LSの偏波を調整する。偏波コントローラ118から出射された測定光LSは、コリメートレンズ119に入射される。コリメートレンズ119は、測定光LSを平行光にする。コリメートレンズ119から出射された測定光LSは、ガルバノミラー120に入射される。ガルバノミラー120は、2つの反射ミラーを有している。ガルバノミラー120は、測定光LSの光路を制御する。
 ガルバノミラー120により反射された測定光LSは、フォーカシングレンズ121によって集光される。フォーカシングレンズ121によって集光された測定光LSは、対象物OBに照射される。対象物OBにより反射された測定光LSは、フォーカシングレンズ121、ガルバノミラー120、コリメートレンズ119、偏波コントローラ118、サーキュレータ117、及び偏波コントローラ122を通ってカプラ116に入射される。
 カプラ116は、参照光LRと測定光LSとを合波して干渉させる。この干渉によって生じる干渉光LCは、分岐比50:50で2つに分岐される。分岐された干渉光LCは、検出部103に設置された2つのOCT装置用光検出モジュール1(以下、単に「光検出モジュール1」とも記す。)にそれぞれ入射される。2つの光検出モジュール1は、干渉光LCの干渉信号を検出するバランス検出器123を構成している。光検出モジュール1の詳細は後述する。バランス検出器123は、干渉信号としての電流信号をI/Vアンプ124に出力する。
 I/Vアンプ124は、バランス検出器123から入力した電流信号を電圧信号に変換増幅する。I/Vアンプ124は、変換増幅された電圧信号をアンプ125に出力する。アンプ125は、I/Vアンプ124から入力した電圧信号を演算部104への入力に適した振幅レベルまで等化増幅する。アンプ125は、等化増幅された電圧信号を干渉信号SCとして演算部104に出力する。
 演算部104は、例えばパーソナルコンピュータである。演算部104は、干渉光スペクトルをフーリエ変換する。演算部104は、フーリエ変換の結果に基づいて、対象物OB中の複数の特定深さ位置からの反射光の強度分布を構築する。演算部104は、その構築された反射光の強度分布に基づいて、断層画像を構築する。この断層画像は、モニタ105に映し出される。
 ファンクションジェネレータ106は、Aスキャントリガ信号TAを光源101から入力する。Aスキャントリガ信号TAは、光源101の掃引周波数に同期している。Aスキャントリガ信号TAは、深さ方向の1次元情報を取得(Aスキャン)するための同期信号(ラスタートリガ)として用いられる。ファンクションジェネレータ106は、入力したAスキャントリガ信号TAをBスキャントリガ信号TBに変換する。ファンクションジェネレータ106は、更にBスキャントリガ信号TBを駆動信号D1,D2に変換する。ファンクションジェネレータ106は、Bスキャントリガ信号TBを演算部104に出力する。ファンクションジェネレータ106は、駆動信号D1,D2をガルバノミラー120に出力する。
 ガルバノミラー120は、駆動信号D1,D2に基づき、2つの反射ミラーを駆動する。これにより、ガルバノミラー120は、対象物OBに対して設定された測定範囲内で測定光LSを2次元走査(Bスキャン)する。演算部104は、断層画像をBスキャントリガ信号TBに基づいて並べる。これより、演算部104は、2次元及び3次元の断層画像を構築する。
 続いて、図2及び図3を参照して、OCT装置用光検出モジュール1の構成について詳細に説明する。図2は、図1のOCT装置用光検出モジュールの構成を示す断面図である。図3は、図2のCANデバイスの構成を説明する図である。図3(a)は、CANデバイスの側面図である。図3(b)は、図3(a)のIIIb-IIIb線に沿っての断面図である。図3(c)は、CANデバイスの底面図である。
 光検出モジュール1は、OCT装置100(図1参照)において、検出部103(図1参照)に設置され、干渉光LCを検出する。干渉光LCは、干渉部102(図1参照)から光ファイバFにより導波され出射端面FSから出射される。光検出モジュール1は、ハウジング2と、ハウジング2内に収容されたレセプタクル3と、レセプタクル3に挿入されたCANデバイス5と、レセプタクル3の一部を構成する第1挿入部(位置決め部)31及び第2挿入部(カバー部)32と、CANデバイス5に設けられたボールレンズ(光学レンズ)7A及びフォトダイオード(光検出器)8と、を備えている。
 ハウジング2は、両端が開口された円筒部2aを有している。ハウジング2は、円筒部2aの内部にレセプタクル3を収容する。レセプタクル3は、所定方向Aの一方側に第1挿入部31を有し、他方側に第2挿入部32を有している。第1挿入部31は、一方側の端面が開口された円筒状である。第1挿入部31の外径は、ハウジング2の内径よりも小さい。第1挿入部31には、フェルール4が挿入されている。第2挿入部32は、他方側の端面が開口された円筒状である。第2挿入部32の外径は、ハウジング2の内径に等しい。第2挿入部32には、CANデバイス5が挿入されている。第1挿入部31と、第2挿入部32とは、底部が一体化された形状を有している。当該底部の中央には、干渉光LCが通る開口33が形成されている。
 第2挿入部32の外面は、ハウジング2の内面に例えば接着剤B1により固着されている。これにより、レセプタクル3は、ハウジング2内に固定されて収容されている。第2挿入部32の内面には、例えば接着剤B2及び接着剤B3により、CANデバイス5が固着されている。CANデバイス5は、光路に対し最適位置に調芯されている。接着剤B2は、例えばUV硬化性樹脂である。接着剤B2は、CANデバイス5を第2挿入部32の内面に仮止めする。接着剤B3は、熱硬化性樹脂である。接着剤B3は、接着剤B2により仮固定されたCANデバイス5を第2挿入部32の内面に対して本固定する。ここでは、調芯されたCANデバイス5が、接着剤により固定されているが、調芯されたCANデバイス5が、接着剤を用いずに、例えばYAGレーザを照射して溶接することにより固定されても構わない。
 第1挿入部31は、スリーブ34及びフェルール4を介して、フェルール4の内部に挿入される光ファイバFの位置を規定し、開口33に対して出射端面FSを位置決めする位置決め部として機能する。第2挿入部32は、干渉光LCが通る開口33が形成され、且つボールレンズ7Aを覆うカバー部として機能する。ハウジング2、第1挿入部31、第2挿入部32、CANデバイス5及びフェルール4の中心軸Cは、互いに一致している。
 CANデバイス5は、いわゆるTO-CANデバイスの構成を有している。CANデバイス5は、サブマウント53と、リードピン54~56と、レンズキャップ57と、を有している。サブマウント53は、ベース51上に設けられている。リードピン54~56は、ベース51を貫通している。レンズキャップ57は、ベース51及びサブマウント53を覆うように設けられている。レンズキャップ57は、ボールレンズ7Aを開口33に対して位置決めした状態で保持する。ボールレンズ7Aは、重心Oが中心軸Cから所定距離ずれるように配置されている。
 サブマウント53上には、フォトダイオード8が設けられている。フォトダイオード8は、サブマウント53上において、中心軸Cから所定距離ずれた位置に配置されている。リードピン54は、フォトダイオード8のカソード端子にワイヤーボンディングされている。リードピン55は、フォトダイオード8のアノード端子にワイヤーボンディングされている。リードピン56は、GNDに接続されている。
 図4は、図2のOCT装置用光検出モジュールの部分断面図である。ここでは、特に光ファイバF、ボールレンズ7A、フォトダイオード8及びその周辺の構成が拡大されて示される。その他の構成が適宜省略されて示される。
 図4に示されるように、ボールレンズ7Aは、入射面71と、出射面72と、を有している。入射面71には、出射端面FSから出射された干渉光LCが入射される。出射面72から、入射面71に入射された干渉光LCが出射される。ボールレンズ7Aは、外面が1つの曲面73からなる球体である。したがって、ボールレンズ7Aでは、入射面71及び出射面72は、いずれも曲面73に等しい。ボールレンズ7Aは、出射面72から出射される干渉光LCを集束させる。ボールレンズ7Aは、例えばガラス等で構成されている。ボールレンズ7Aの屈折率は、ボールレンズ7Aの全領域において同一である。曲面73には、反射を防止するためにARコートが施されている。
 フォトダイオード8は、検出面(受光面)81を有する。検出面81には、ボールレンズ7Aの出射面72から出射される集束後の干渉光LCが入射される。検出面81は、例えば平面である。検出面81は曲面であってもよいし、ベース51(図2参照)に対し傾いていてもよい。検出面81には、反射を防止するためにARコートが施されている。
 光検出モジュール1では、干渉光LCは、光ファイバFにより導波され、光ファイバFの出射端面FSから出射される。出射端面FSは、干渉光LCの反射による戻り光を抑制するため、斜めに研磨されている。戻り光とは、出射端面FSから干渉部102(図1参照)側に向かう反射光である。出射端面FSの傾斜角度は、例えば8°とされる。
 出射端面FSから出射された干渉光LCは、開口33(図2参照)を通って、ボールレンズ7Aの入射面71に入射される。このとき、干渉光LCは、干渉光LCの入射位置74における入射面71の垂線(法線)75に対して傾斜して入射される。このため、入射面71による反射光L1は光ファイバFの出射端面FSとは異なる方向に向かう。したがって、出射端面FSと入射面71との間における干渉光LCの多重反射を抑制することができる。
 入射面71に入射された干渉光LCは、ボールレンズ7Aの内部において、重心Oを通らず、重心Oからずれた位置を通って、出射面72から出射される。このとき、干渉光LCは、干渉光LCの出射位置76における出射面72の垂線(法線)77に対して傾斜して出射される。このため、出射面72による反射光L2は入射面71の入射位置74とは異なる方向に向かう。したがって、入射面71の入射位置74と出射面72の出射位置76との間における干渉光LCの多重反射を抑制することができる。
 出射面72から出射された干渉光LCは、フォトダイオード8の検出面81に入射される。このとき、干渉光LCは、干渉光LCの入射位置82における検出面81の垂線(法線)83に対して傾斜して入射される。このため、検出面81による反射光L3は出射面72の出射位置76とは異なる方向に向かう。したがって、出射面72の出射位置76と検出面81の入射位置82との間における干渉光LCの多重反射を抑制することができる。この例では、検出面81は平面であるため、検出面81は、干渉光LCが斜めに入射されるように配置されているといえる。
 以上説明したように、本実施形態に係る光検出モジュール1では、ボールレンズ7Aの入射面71は、干渉光LCの入射位置74における垂線75に対して干渉光LCが傾斜して入射されるように配置されている。出射面72は、干渉光LCの出射位置76における垂線77に対して干渉光LCが傾斜して出射されるように配置されている。フォトダイオード8の検出面81は、干渉光LCの入射位置82における垂線83に対して干渉光LCが傾斜して入射されるように配置されている。
 このような配置とすることで、光検出モジュール1では、ボールレンズ7Aの入射面71において生じる反射光L1の光路、ボールレンズ7Aの出射面72において生じる反射光L2の光路、及びフォトダイオード8の検出面81において生じる反射光L3の光路が、それぞれ干渉光LCの光路と重ならない。すなわち、反射光L1~L3は、それぞれ干渉光LCと同一光路上に戻らない。このため、光学素子表面での反射光が同一光路上へ反射し、更に別の光学素子表面で再反射し同一光路上に戻ってくるいわゆる多重反射が生じない。これにより、光ファイバFの出射端面FSとフォトダイオード8の検出面81との間の光路上で干渉光LCの多重反射が防止される。したがって、多重反射により生じる固定パターンノイズを十分に低減することが可能となる。
 干渉光LCが垂線75に対して傾斜して入射面71に入射されると、干渉光LCが垂線75に対して傾斜してボールレンズ7Aの内部に向けて出射される。したがって、干渉光LCが垂線75に対して傾斜して入射されるように入射面71が配置されていることと、干渉光LCが垂線75に対して傾斜して出射されるように入射面71が配置されていることとは、同義である。同様に、干渉光LCが垂線77に対して傾斜して出射されるように出射面72が配置されていることと、干渉光LCが垂線77に対して傾斜して入射されるように出射面72が配置されていることとは、同義である。
 光検出モジュール1は、第2挿入部32を備えている。第2挿入部32は、干渉光LCが通る開口33が形成され、且つボールレンズ7Aを覆うカバー部として機能する。これにより、ボールレンズ7Aに入射された干渉光LC以外の光が、フォトダイオード8により検出され、断層画像に固定パターンノイズとして現れるのを抑制することができる。これにより、固定パターンノイズを十分に低減することが可能となる。
 光検出モジュール1は、第1挿入部31を備えている。第1挿入部31は、光ファイバFの位置を規定し、開口33に対して出射端面FSを位置決めする位置決め部として機能する。これにより、光ファイバFの位置が規定されるので、ボールレンズ7A及びフォトダイオード8の位置が設定され易い。
 OCT装置100は、OCT装置用光検出モジュール1を具備するので、上述のように固定パターンノイズを十分に低減することが可能となる。
 以下に、本実施形態によれば、固定パターンノイズを十分に低減することが可能であることが、実施例と比較例とによって、具体的に示される。
 図5(a)は、実施例に係るOCT装置により測定した反射光の強度分布を示すグラフである。図5(b)は、比較例に係るOCT装置により測定した反射光の強度分布を示すグラフである。
 実施例では、上述した本実施形態に係るOCT装置100に対応するOCT装置が用いられる。比較例に係るOCT装置では、ボールレンズは、その重心が光検出モジュールの中心軸上に位置するように配置され、フォトダイオードは、サブマウント上において、当該中心軸上に配置されている。
 ここでは、対象物を空気とし、波長が1~1.1μmの範囲で変化するレーザ光を用いて測定が行われた。グラフの横軸は、対象物の深さ方向の位置に対応する画素を示している。縦軸は、反射光の強度を示している。上述のように、対象物が空気であるため、対象物による反射光はほとんど生じない。よって、縦軸は、実質的には固定パターンノイズの強度を示している。
 図5(a)に示されるように、実施例に係るOCT装置では、固定パターンノイズが十分に低減された。図5(b)に示されるように、比較例に係るOCT装置では、固定パターンノイズが深さ方向の特定の位置に現れた。実施例に係るOCT装置の光検出モジュールは、光ファイバの出射面の出射位置とフォトダイオードの検出面の入射位置との間において干渉光の多重反射が防止される構成である。これに対し、比較例に係るOCT装置の光検出モジュールは、光ファイバの出射面の出射位置とフォトダイオードの検出面の入射位置との間において多重反射を生じ易い構成である。これにより、このような差異が生じた。
 以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
 図6は、変形例に係るOCT装置用光検出モジュールの部分断面図である。図6に示されるように、光検出モジュール1は、ボールレンズ7A(図2参照)の代わりに融着型レンズ(光学レンズ)7Bを備えていてもよい。ここでは、特に光ファイバF、融着型レンズ7B、フォトダイオード8及びその周辺の構成が拡大されて示される。その他の構成が適宜省略されて示される。
 融着型レンズ7Bは、入射面71及び出射面72がそれぞれ凸形状とされた光学レンズである。例えばガラスを溶融し、溶融した状態のガラスの表面張力を利用することで、このような凸形状とすることができる。
 この場合、干渉光LCは、融着型レンズ7Bの入射面71に入射される際、干渉光LCの入射位置74における入射面71の垂線75に対して傾斜して入射される。このため、入射面71による反射光L1は光ファイバFの出射端面FSとは異なる方向に向かう。したがって、出射端面FSと入射面71との間における干渉光LCの多重反射を抑制することができる。
 干渉光LCは、融着型レンズ7Bの出射面72に入射される際、干渉光LCの出射位置76における出射面72の垂線77に対して傾斜して出射される。このため、出射面72による反射光L2は入射面71の入射位置74とは異なる方向に向かう。したがって、入射面71の入射位置74と出射面72の出射位置76との間における干渉光LCの多重反射を抑制することができる。
 このように、融着型レンズ7Bを用いた場合においても、光ファイバFの出射端面FSとフォトダイオード8の検出面81との間の光路上で干渉光LCが多重反射することが防がれる。したがって、多重反射により生じる固定パターンノイズを十分に低減することが可能となる。
 融着型レンズ7Bでは、上述のようにガラスを溶融することで、レンズ曲面を形成することができる。このため、光検出モジュール1の製造を容易化することができる。
 図7は、他の変形例に係るOCT装置用光検出モジュールの部分断面図である。図7に示されるように、光検出モジュール1は、ボールレンズ7A(図2参照)の代わりに、分割レンズ(光学レンズ)7Cを備えていてもよい。分割レンズ7Cは、2つの半球レンズ78,79により構成される。2つの半球レンズ78,79は、互いに空間的に離間して配置されている。ここでは、特に光ファイバF、半球レンズ78,79、フォトダイオード8及びその周辺の構成が拡大されて示される。その他の構成が適宜省略されて示される。
 半球レンズ78,79は、それぞれ曲面73A,73B及び平面94,95を有している。半球レンズ78,79は、互いの平面94,95が平行をなし、且つ所定の間隔をあけて対向する状態で配置されている。半球レンズ78は、光ファイバFの出射端面FS側に配置されている。半球レンズ79は、フォトダイオード8側に配置されている。半球レンズ78の曲面73Aは、光ファイバFの出射端面FSに対向している。半球レンズ79の曲面73Bは、フォトダイオード8に対向している。
 この変形例では、分割レンズ7Cは、第1領域91、第2領域92、及び第3領域93を有している。第1領域91は、半球レンズ78に対応する。第2領域92は、半球レンズ79に対応する。第3領域93は、半球レンズ78と半球レンズ79と間に位置する。ここでは、第3領域93は空気であるため、第3領域93の屈折率は、第1領域91及び第2領域92の屈折率とは異なる。平面94は、第1領域91と第3領域93との間の界面に対応する。平面95は、第2領域92と第3領域93との間の界面に対応する。曲面73Aは、入射面71に対応する。曲面73Bは、出射面72に対応する。
 光ファイバFの出射端面FSから出射された干渉光LCは、入射面71に入射される。このとき、干渉光LCは、干渉光LCの入射位置74における入射面71の垂線75に対して傾斜して入射される。このため、入射面71による反射光L1は光ファイバFの出射端面FSとは異なる方向に向かう。したがって、出射端面FSと入射面71との間における干渉光LCの多重反射を抑制することができる。
 入射面71に入射された干渉光LCは、半球レンズ78の内部を通過して、平面94から出射される。このとき、干渉光LCは、干渉光LCの出射位置96における平面94の垂線(法線)97に対して傾斜して出射される。このため、平面94による反射光L4は入射面71の入射位置74とは異なる方向に向かう。したがって、入射面71の入射位置74と平面94の出射位置96との間における干渉光LCの多重反射を抑制することができる。
 平面94から出射された干渉光LCは、空気中を通過して、平面95に入射される。このとき、干渉光LCは、干渉光LCの入射位置98における平面95の垂線(法線)99に対して傾斜して入射される。このため、平面95による反射光L5は平面94の出射位置96とは異なる方向に向かう。したがって、平面94の出射位置96と平面95の入射位置98との間における干渉光LCの多重反射を抑制することができる。
 平面95に入射された干渉光LCは、半球レンズ79の内部を通過して、出射面72から出射される。干渉光LCは、干渉光LCの出射位置76における出射面72の垂線77に対して傾斜して出射される。このため、出射面72による反射光L2は平面95の入射位置98とは異なる方向に向かう。したがって、平面95の入射位置98と出射面72の出射位置76との間における干渉光LCの多重反射を抑制することができる。
 このように、分割レンズ7Cとして、半球レンズ78,79を用いた場合においても、光ファイバFの出射端面FSとフォトダイオード8の検出面81との間の光路上で干渉光LCの多重反射を防止することができる。したがって、多重反射により生じる固定パターンノイズを十分に低減することが可能となる。分割レンズ7Cとして、半球レンズ78,79の代わりに、互いに空間的に離間して配置されている複数のレンズが用いられてもよい。
 例えば、融着型レンズ7B,分割レンズ7C以外の光学レンズがボールレンズ7Aの代わりに用いられてもよい。この場合も、入射面71、出射面72、及びフォトダイオード8の検出面81が、上述したように干渉光LCの多重反射を防止するように配置されていればよい。
 上述の説明では、ボールレンズ7Aの屈折率は、その全領域において同一であるが、これに限られない。ボールレンズ7Aは、例えば複数の材料から構成されることにより、入射面71及び出射面72との間の干渉光LCの光路上に屈折率の異なる複数の領域と、複数の領域間に干渉光が入射される界面と、を更に有していてもよい。この場合も、界面が、干渉光LCの入射位置における当該界面の垂線に対して干渉光LCが傾斜して入射されるように配置されていれば、干渉光LCの多重反射を防止し、固定パターンノイズを低減することができる。
 上述の説明では、入射面71は、干渉光LCの光束に含まれる全ての光に対して多重反射を抑制する配置とされているが、入射面71は、干渉光LCの光束に含まれる少なくとも一部の光に対して多重反射を抑制する配置とされていればよい。このことは、出射面72、検出面81、及び界面である平面94,95についても同様である。
 位置決め部は光ファイバFの位置を規定できればよく、位置決め部は第1挿入部31以外で構成されてもよい。光検出モジュール1は、位置決め部を備えていなくてもよい。
 カバー部は干渉光LC以外の光が、フォトダイオード8により検出され、断層画像にノイズとして現れるのを防ぐことができればよく、カバー部は第2挿入部32以外で構成されてもよい。干渉光LC以外の光が少ない場合、光検出モジュール1は、カバー部を備えていなくてもよい。
 OCT装置100は、SS-OCT方式に限らず、TD-OCT(Time-domain OCT)方式及びSD-OCT(Spectral-domain OCT)方式等によるものであってもよい。
 1…OCT装置用光検出モジュール(光検出モジュール)、31…第1挿入部(位置決め部)、32…第2挿入部(カバー部)、33…開口、7A…ボールレンズ(光学レンズ)、7B…融着型レンズ(光学レンズ)、7C…分割レンズ(光学レンズ)、71…入射面、72…出射面、74…入射位置、75…垂線、76…出射位置、77…垂線、8…フォトダイオード(光検出器)、78,79…半球レンズ(レンズ)、81…検出面、82…入射位置、83…垂線、91…第1領域、92…第2領域、93…第3領域、94…平面(界面)、95…平面(界面)、100…OCT装置、F…光ファイバ、FS…出射端面、LC…干渉光。

Claims (8)

  1.  OCT装置において光ファイバの出射端面から出射された干渉光を検出する光検出モジュールであって、
     前記出射端面から出射された前記干渉光が入射される入射面と、前記入射面に入射された前記干渉光が出射される出射面と、を有する光学レンズと、
     前記出射面から出射された前記干渉光が入射される検出面を有する光検出器と、を備え、
     前記入射面は、前記干渉光の入射位置における垂線に対して前記干渉光が傾斜して入射されるように配置され、
     前記出射面は、前記干渉光の出射位置における垂線に対して前記干渉光が傾斜して出射されるように配置され、
     前記検出面は、前記干渉光の入射位置における垂線に対して前記干渉光が傾斜して入射されるように配置される、OCT装置用光検出モジュール。
  2.  前記干渉光が通る開口が形成され、且つ前記光学レンズを覆うカバー部を更に備える、請求項1記載のOCT装置用光検出モジュール。
  3.  前記光ファイバの位置を規定し、前記開口に対して前記出射端面を位置決めする位置決め部を更に備える、請求項2記載のOCT装置用光検出モジュール。
  4.  前記光学レンズは、ボールレンズである、請求項1~3いずれか一項記載のOCT装置用光検出モジュール。
  5.  前記光学レンズは、融着型レンズである、請求項1~3いずれか一項記載のOCT装置用光検出モジュール。
  6.  前記光学レンズは、互いに空間的に離間して配置されている複数のレンズである、請求項1~3いずれか一項記載のOCT装置用光検出モジュール。
  7.  前記光学レンズは、前記入射面及び前記出射面との間の光路上に屈折率の異なる複数の領域と、複数の前記領域間に前記干渉光が入射される界面と、を更に有し、
     前記界面は、前記干渉光の入射位置における垂線に対して前記干渉光が傾斜して入射されるように配置される、請求項1~3いずれか一項記載のOCT装置用光検出モジュール。
  8.  請求項1~7いずれか一項記載のOCT装置用光検出モジュールを具備する、OCT装置。
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