JP2006215005A - Optical tomographic imaging system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、OCT(Optical Coherence Tomography)計測による光断層画像を取得する光断層画像化装置に関するものである。 The present invention relates to an optical tomographic imaging apparatus that acquires an optical tomographic image by OCT (Optical Coherence Tomography) measurement.
従来、生体の体腔内を観察する内視鏡装置として、照明光が照射された生体から反射した反射光を用いて生体の像を撮像し、モニタ等に表示する電子内視鏡装置が広く普及され様々な分野で利用されている。また多くの内視鏡は鉗子口を備え、この鉗子口から鉗子チャンネルを介して体腔内に導入されたプローブにより、体腔内の組織の生検や治療を行なうことができる。 Conventionally, as an endoscope apparatus for observing the inside of a body cavity of a living body, an electronic endoscope apparatus that captures an image of a living body using reflected light reflected from a living body irradiated with illumination light and displays the image on a monitor or the like is widely used. It is used in various fields. Many endoscopes include a forceps port, and a probe introduced into the body cavity from the forceps port via a forceps channel can perform biopsy and treatment of tissue in the body cavity.
上述した内視鏡装置として超音波を用いた超音波断層画像取得装置等が知られているが、その他に例えば低コヒーレンス光による光干渉を用いた光断層画像取得装置が用いられることが考えられている。(たとえば特許文献1参照。)特許文献1の光断層画像化装置においては、光源から射出された低コヒーレンス光が測定光と参照光とに分割された後、測定光は測定対象に照射され、測定対象からの反射光が合波手段に導波される。一方、参照光は、測定対象内の測定深さを変更するために、光路長の変更が施された後に合波手段に導波される。そして、合波手段により反射光と参照光とが合波され、合波されたことによる干渉光がヘテロダイン検波等により測定される。
As the above-described endoscope apparatus, an ultrasonic tomographic image acquisition apparatus using ultrasonic waves is known, but an optical tomographic image acquisition apparatus using optical interference using low coherence light, for example, may be used. ing. (For example, refer to
ここで、測定光を測定対象に照射する際に、内視鏡の鉗子口から鉗子チャンネルを介して体腔内に挿入されるプローブが用いられている。プローブは、測定光を導光する光ファイバと、光ファイバの先端に配置された、測定光を直角に反射するミラーとを備えている。そして、このプローブから体腔内の測定対象に対し測定光を照射し、測定対象からの反射光を再びプローブの光ファイバを介して合波手段へ導波する。
上述したOCT計測は、測定光および反射光と参照光との光路長が一致したときに干渉光が検出されることを利用した計測方法であり、参照光の光路長を変更することにより、測定対象に対する測定位置(測定深さ)が変更されるようになっている。 The above-described OCT measurement is a measurement method that utilizes the fact that interference light is detected when the optical path lengths of the measurement light, reflected light, and reference light coincide with each other, and is measured by changing the optical path length of the reference light. The measurement position (measurement depth) with respect to the object is changed.
ところで、特許文献1に示すように体腔内にプローブを挿入してOCT計測を行う場合、プローブを使用後に消毒・洗浄等する必要があるため、プローブは光断層画像化装置の本体に対し着脱可能に設けられている。つまり、光断層画像化装置に用いられるプローブは複数用意されており、測定毎にプローブを付け替えることができるようになっている。
By the way, when performing OCT measurement by inserting a probe into a body cavity as shown in
しかし、上述した複数のプローブの長さ、特に光ファイバの長さは製造誤差によるばらつきが生じているため、測定光および反射光の光路長が各プローブ毎に変わってしまうが、参照光の変更幅は一定の範囲に制限されている。結果として各プローブ毎に測定領域がずれてしまい、プローブを取り替える毎に測定領域がずれた状態で光断層画像が取得されてしまうという問題がある。 However, since the lengths of the plurality of probes described above, particularly the length of the optical fiber, vary due to manufacturing errors, the optical path lengths of the measurement light and the reflected light vary from probe to probe. The width is limited to a certain range. As a result, there is a problem that the measurement region is shifted for each probe, and an optical tomographic image is acquired in a state where the measurement region is shifted each time the probe is replaced.
そこで、本発明は、複数のプローブを取り替えて使用する場合であっても、各プローブの長さのばらつきによる測定範囲の変動を防止することができる光断層画像化装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical tomographic imaging apparatus capable of preventing a change in measurement range due to a variation in the length of each probe even when a plurality of probes are used in replacement. To do.
本発明の光断層画像化装置は、測定対象の光断層画像を取得する本体に、測定光を測定対象まで導波するプローブを着脱可能に取り付けた光断層画像化装置であって、本体が、低コヒーレンス光を射出する光源と、光源から射出された低コヒーレンス光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、光分割手段により分割された参照光の光路長を変更する光路長変更手段と、プローブから測定光が測定対象に照射されたときの測定対象からの反射光と、光路長変更手段により光路長が変更された参照光とを合波する合波手段と、合波手段により合波された反射光と参照光との干渉光を検出する干渉光検出手段とを有するものであり、光路長変更手段が、測定対象の深さ方向へ測定位置を変化させるために、参照光の光路長を変える第1光路長変更手段と、本体に取り付けられたプローブの長さの誤差を補正するために、プローブの取付時に第1光路長変更手段での前記光路長の変更により測定が可能となる領域が予め設定された設定測定領域になるように、参照光の光路長を変更する第2光路長変更手段とを備えたものであることを特徴とするものである。 The optical tomographic imaging apparatus of the present invention is an optical tomographic imaging apparatus in which a probe that guides measurement light to a measurement target is detachably attached to a main body that acquires an optical tomographic image of the measurement target. A light source that emits low coherence light, a light splitting unit that splits the low coherence light emitted from the light source into measurement light and reference light, and an optical path length change that changes the optical path length of the reference light split by the light splitting unit And means for combining the reflected light from the measurement object when the measurement light is irradiated from the probe and the reference light whose optical path length has been changed by the optical path length changing means, and multiplexing means Interference light detecting means for detecting the interference light between the reflected light and the reference light combined by the optical path length changing means is used for changing the measurement position in the depth direction of the measurement target. The first optical path length that changes the optical path length of light Further, in order to correct the error in the length of the probe attached to the main body and the probe, a region where measurement can be performed by changing the optical path length in the first optical path length changing means when the probe is attached is set in advance. A second optical path length changing unit that changes the optical path length of the reference light so as to be in the set measurement region is provided.
また、プローブは、測定光を測定対象まで導波するものであればよいが、プローブ毎に固有のID番号が付されているものであってもよい。 In addition, the probe may be any probe that guides the measurement light to the measurement target, but may have a unique ID number for each probe.
さらに、光断層画像化装置は、第2光路長変更手段にける光路長の変更量を制御する駆動制御手段をさらに有するものであってもよい。このとき、駆動制御手段は、各ID番号毎に第2光路長変更手段による光路長の変更量を記憶したテーブルを備え、本体に取り付けられたプローブのID番号が入力されたときに、ID番号に関連付けて記憶された光路長の変更量だけ光路長の変更が行われるように第2光路長変更手段を制御するものであってもよい。 Furthermore, the optical tomographic imaging apparatus may further include drive control means for controlling the amount of change of the optical path length in the second optical path length changing means. At this time, the drive control means includes a table storing the amount of change of the optical path length by the second optical path length changing means for each ID number, and when the ID number of the probe attached to the main body is input, the ID number The second optical path length changing means may be controlled so that the optical path length is changed by the change amount of the optical path length stored in association with the.
なお、第1光路長変更手段は、測定対象の深さ方向に測定位置を変更するために、参照光の光路長の変更を行うものであればその構成を問わず、たとえば参照光を分散した後、群遅延もしくは位相遅延を与える走査ミラーとフーリエ変換レンズを備えた光学遅延手段であってもよい。 The first optical path length changing means disperses the reference light, for example, regardless of its configuration as long as the optical path length of the reference light is changed in order to change the measurement position in the depth direction of the measurement target. Later, an optical delay means including a scanning mirror and a Fourier transform lens for providing a group delay or a phase delay may be used.
また、第2光路長変更手段は、第1光路長変更手段による測定可能領域を変更するために、参照光の光路長の変更を行うものであればその構成は問わず、たとえば測定対象の深さ方向に測定位置を変更するために、参照光の光路長の変更を行うものであればその構成を問わず、参照光を反射するミラーが参照光の光軸方向に移動することにより参照光の光路長を変更するものであってもよい。 Further, the second optical path length changing means is not limited in its configuration as long as it changes the optical path length of the reference light in order to change the measurable region by the first optical path length changing means. In order to change the measurement position in the vertical direction, the reference light can be changed by moving the mirror that reflects the reference light in the optical axis direction of the reference light, regardless of the configuration, as long as the optical path length of the reference light is changed. The optical path length may be changed.
本発明の光断層画像化装置によれば、光路長変更手段が、測定対象の深さ方向へ測定位置を変化させるために、参照光の光路長を変える第1光路長変更手段と、本体に取り付けられたプローブの長さの誤差を補正するために、プローブの取付時に第1光路長変更手段での光路長の変化により測定が可能となる領域が予め設定された設定測定領域になるように、参照光の光路長を変更する第2光路長変更手段とを備えることにより、光断層画像化装置に複数のプローブを取り替えて使用するとき、各プローブ毎の長さのばらつきによる測定光および反射光の光路長にばらつきが生じた場合であっても、第2光路長変更手段によりそのばらつきに合わせて参照光の光路長の長さを調整することができるため、各プローブの長さのばらつきによる測定範囲の変動を防止することができる。特に、2つの光路長変更手段を用いて各プローブの長さのばらつきによる測定範囲の変動を防止することにより、正確に測定可能領域と設定測定領域とを一致させることができる。 According to the optical tomographic imaging apparatus of the present invention, the optical path length changing means includes the first optical path length changing means for changing the optical path length of the reference light in order to change the measurement position in the depth direction of the measurement target, and the main body. In order to correct an error in the length of the attached probe, an area in which measurement is possible due to a change in the optical path length by the first optical path length changing means when the probe is attached is set to a preset measurement area. And a second optical path length changing unit that changes the optical path length of the reference light, so that when the plurality of probes are used in the optical tomographic imaging apparatus, the measurement light and the reflection due to the length variation of each probe are used. Even when the optical path length varies, the second optical path length changing means can adjust the length of the optical path length of the reference light in accordance with the variation. Measured by It is possible to prevent a range variation of. In particular, by using two optical path length changing means to prevent variation in the measurement range due to variations in the length of each probe, the measurable area and the set measurement area can be made to coincide with each other accurately.
なお、駆動制御手段が、本体に取り付けられたプローブのID番号が入力されたときに、ID番号に関連付けて記憶された光路長の変更量だけ光路長の変更が行われるように第2光路長変更手段を制御するようにすれば、参照光の光路長の調整を自動的に行うことができるため、効率的に各プローブの長さのばらつきによる測定範囲の変動を防止することができる。 Note that when the ID number of the probe attached to the main body is input to the drive control means, the second optical path length is changed so that the optical path length is changed by the change amount of the optical path length stored in association with the ID number. By controlling the changing means, it is possible to automatically adjust the optical path length of the reference light, so that it is possible to efficiently prevent fluctuations in the measurement range due to variations in the length of each probe.
なお、第1光路長変更手段が、参照光を分散した後、群遅延もしくは位相遅延を与える走査ミラーとフーリエ変換レンズを備えた光学遅延手段であれば、位相遅延による周波数シフトと群遅延による光路長変化とを独立して制御することができるとともに、光路長変化の高速化を図ることができる。 If the first optical path length changing means is an optical delay means having a scanning mirror and a Fourier transform lens that gives a group delay or a phase delay after dispersing the reference light, an optical path based on a frequency shift due to the phase delay and a group delay. The length change can be controlled independently, and the speed of the optical path length can be increased.
また、第2光路長変更手段が、参照光を反射するミラーが参照光の光軸方向に移動することにより参照光の光路長を変更するものであれば、簡単な構成により参照光の光路長の変更を行うことができる。 In addition, if the second optical path length changing unit changes the optical path length of the reference light by moving the mirror that reflects the reference light in the optical axis direction of the reference light, the optical path length of the reference light with a simple configuration. Changes can be made.
以下、図面を参照して本発明の光断層画像化装置の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の光断層画像化装置の好ましい実施の形態を示す外観模式図である。光断層画像化装置1は、光コヒーレンストモグラフィー計測により測定対象の断層画像を取得する本体1Aと、該本体に着脱可能に取り付けられる、測定光を測定対象まで導波するプローブ10とを備えている。この本体1Aに用いられるプローブ10は複数用意されており、プローブ10を取り外して洗浄・消毒等をおこなうことができるようになっている。
Embodiments of an optical tomographic imaging apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic external view showing a preferred embodiment of the optical tomographic imaging apparatus of the present invention. The optical
図2は、本発明の光断層画像化装置の好ましい実施の形態を示す構成図である。光断層画像化装置1の本体1Aは、低コヒーレント光Lを射出する光源2と、光源2から射出された低コヒーレント光Lを測定光L1と参照光L2とに分割する光分割手段3と、光分割手段3により分割された測定光L1を測定対象Sまで導波するプローブ10と、光分割手段3により分割された参照光L2の光路長を変更する光路長変更手段40と、プローブ10から測定光L1が測定対象Sに照射されたときの測定対象からの反射光L3と、光路長変更手段40により光路長が変更された参照光L2aとを合波する合波手段7と、合波手段7により合波された反射光L3と参照光L2との干渉光を検出する干渉光検出手段70とを有している。
FIG. 2 is a block diagram showing a preferred embodiment of the optical tomographic imaging apparatus of the present invention. The
ここで、光源2は、たとえばSLD(Super Luminescent Diode)やASE(Amplified Spontaneous Emission)等の低コヒーレント光を射出するレーザ光源からなっている。なお、光断層画像化装置1は体腔内の生体を測定対象Sとしたときの断層画像を取得するものであるため、測定対象S内を透過するときの散乱・吸収による光の減衰を最小限に抑えることができる、たとえば広スペクトル帯域の超短パルスレーザ光源等を用いるのが好ましい。
Here, the
光分割手段3は、たとえば2×2の光ファイバカプラからなっており、光源2から光ファイバFB1を介して導波された低コヒーレント光Lを測定光L1と参照光L2に分割するようになっている。光分割手段3は、2つの光ファイバFB2、FB3にそれぞれ光学的に接続されており、測定光L1は光ファイバFB2側により導波され、参照光L2は光ファイバFB3側に導波されるようになっている。
The light splitting means 3 is composed of, for example, a 2 × 2 optical fiber coupler, and splits the low coherent light L guided from the
光ファイバFB2はプローブ10に光学的に接続されており、測定光L1は光ファイバFB2からプローブ10へ導波されるようになっている。ここで、図3はプローブの先端部分10Aを示す断面図であり、図1と図3を参照してプローブ10について説明する。
The optical fiber FB2 is optically connected to the
プローブ10は、たとえば鉗子口から鉗子チャンネルを介して体腔内に挿入されるものであって、光学コネクタ18により回転駆動ユニット30に対して着脱可能に取り付けられている。図3はプローブ10の先端部分10Aの一例を示す模式図である。図3において、プローブ10は、チューブ11と、チューブ11内に収容された光ファイバFB10と、光ファイバFB10を導波した測定光L1を測定対象Sに向かって射出するためのプリズム17と備えている。チューブ11はたとえば樹脂等の可撓性を有し、かつ光透過性を有する物質からなっており、チューブ11の先端部分にはチューブ11内を封止するためのキャップ12が固定されている。
The
チューブ11内にはフレキシブルシャフト13が収容されており、このフレキシブルシャフト13内に光ファイバFB10が収容されている。フレキシブルシャフト13は、たとえば金属線材を螺旋状に巻回した2重の密着コイルからなるものであって、各密着コイルはそれぞれ巻回方向が反対なるように巻回されている。
A
フレキシブルシャフト13の先端および光ファイバFB10の先端は基台14の一端側14aにそれぞれ固定されており、基台14の他端側14bにはプリズム17が固定されている。また、基台14内にはフェルール15および屈折率分散レンズ(Gradient Index Lens)16が収容されている。よって、光ファイバFB10から射出した参照光L2はフェルール15および屈折率分散レンズ16に導波されてプリズム17に入射されることになる。
The distal end of the
プリズム17は光ファイバFB10内において導波された測定光L1をチューブ11の側壁面11a側に射出し、測定光L1はチューブ11を透過して測定対象に照射されるようになっている。同時に、プリズム17は測定光L1の照射による測定対象Sからの反射光L3を受光し、光ファイバFB10側に射出するようになっている。
The
ここで、フレキシブルシャフト13および光ファイバFB10はチューブ11に対し矢印R方向に回転可能に設けられており、フレキシブルシャフト13および光ファイバFB10の回転に伴い基台14およびプリズム17も矢印R方向に回転するようになっている。したがって、プリズム17から射出される測定光L1は矢印R方向に回転しながら測定対象Sに対し照射されることになる。これにより、体腔内において回転方向(ラジアル方向)の光断層画像の取得が可能となる。
Here, the
図4はプローブ10の光学コネクタ18の一例を示す断面図である。光学コネクタ18は、プローブ10を回転駆動ユニット30に対し着脱可能に取り付けるものであって、回転駆動ユニット30に固定されるカバー19と、カバー19内に収容された固定スリーブ20と、固定スリーブ20に対して回転可能に設けられた回転筒22と、回転筒22と回転駆動ユニット30のロータリコネクタ32とを固定するための接続リング23とを備えている。カバー19は、回転駆動ユニット30の筐体31に固定されるものであって、固定スリーブ20に対してスライドするように設けられている。一方、固定スリーブ20は、固定部材21によりカバー19に固定されるようになっている。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the
回転筒22は固定スリーブ20に対しベアリング22aを介して回転可能に保持されている。また回転筒22はフレキシブルシャフト13と固定されており、回転筒22が回転することによりフレキシブルシャフト13が回転するようになっている。また回転筒22には接続リング23が接続されており、接続リング23の内側にはねじ山が形成されている。そして、接続リング23がロータリコネクタ32に固定されることにより、回転筒22がロータリコネクタ32に同期して回転するようになっている。回転筒22内にはフェルール24が収容されており、フェルール24を介して光ファイバFB10と回転駆動ユニット30側の光ファイバFB2とが光学的に接続されるようになっている(図示せず)。
The rotating cylinder 22 is rotatably held with respect to the fixed
図5は回転駆動ユニット30の一例を示す断面図である。図5の回転駆動ユニット30は、チューブ11内の光ファイバFB10およびプリズム17を矢印R方向に回転させるものであって、光学コネクタ18が挿入されるコネクタ挿入口31aが形成された筐体31と、コネクタ挿入口31aから突出した、光学コネクタ18に接続されるロータリコネクタ32と、ロータリコネクタ32を回転させるモータ35とを有している。ロータリコネクタ32はギア33と同期して回転するものであって、ギア33はモータ35の回転軸に固定されたギア34に接続されている。そしてモータ35が駆動することによりギア33、34を介してロータリコネクタ32が回転するようになっている。また、回転駆動ユニット30にはストッパ36が設けられており、ストッパ36が押されてギア33に接触することにより、ロータリコネクタ32が回転するのを抑止できるようになっている。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the
ここで、図2から図5を参照してプローブ10および回転駆動ユニット30の動作例について説明する。まず、回転駆動ユニット30においてモータ35が駆動するとロータリコネクタ32が回転し、これに接続されているプローブ10の回転筒22が回転する。さらに、回転筒22に固定されているフレキシブルシャフト13が回転することにより、光ファイバFB10およびプリズム17が矢印R方向に回転する。これにより、プリズム17から射出される測定光L1が矢印R方向に回転しながら測定対象Sに照射されるようになる。ここで、上述したように、フレキシブルシャフト13はそれぞれ巻回方向が逆の2つの密着コイルからなっているため、いずれの方向に回転させたときであっても、その回転力を先端の基台14まで伝達することができる(図4参照)。
Here, operation examples of the
図2の光路長変更手段40は、後述するように、測定対象S内の測定位置を深さ方向に変化させるために、参照光L2の光路長を変えるとともに参照光L2にわずかな周波数シフトを与える第1光路長変更手段50とは別に、参照光L2の光路長を変更する第2光路長変更手段60とを有している。そして、光路長変更手段40により光路長の変更および周波数シフトがなされた参照光L2aが光ファイバFB4、FB5を介して合波手段7に導波されるようになっている。
As will be described later, the optical path
合波手段7は、2×2の光ファイバカプラからなり、光路長変更手段40により周波数シフトおよび光路長の変更が施された参照光L2と測定対象Sからの反射光L3とを合波し干渉光検出手段70側に射出するようになっている。
The multiplexing means 7 is composed of a 2 × 2 optical fiber coupler, and combines the reference light L2 frequency-shifted and changed in optical path length by the optical path
干渉光検出手段70は、たとえばヘテロダイン干渉計等からなっており、干渉光の光強度を検出するようになっている。具体的には、測定光L1の全光路長と反射光L3の全光路長との合計が、参照光L2の全光路長と等しいときに、参照光L2と反射光L3との差周波数で強弱を繰り返すビート信号が発生する。第1光路長変更手段50により光路長が変更されていくにつれて、測定対象Sの測定位置(深さ)が変わっていくため、干渉光検出手段70は各測定位置における複数のビート信号を検出する。なお、測定位置の情報は光路長変更手段40の動作を制御している駆動制御手段100から出力されるようになっている。そして、干渉光検出手段70により検出されたビート信号と、駆動制御手段100における測定位置の情報とに基づいて光断層画像が生成されるようになっている。
The interference light detection means 70 is composed of, for example, a heterodyne interferometer or the like, and detects the light intensity of the interference light. Specifically, when the sum of the total optical path length of the measurement light L1 and the total optical path length of the reflected light L3 is equal to the total optical path length of the reference light L2, it is strong and weak at the difference frequency between the reference light L2 and the reflected light L3. A beat signal that repeats is generated. As the optical path length is changed by the first optical path
上述したようにプローブ10は光ファイバFB10を有しており、回転駆動ユニット30に対して着脱可能な構成を有している。この光ファイバFB10の長さFBLはどのプローブ10であって規定の長さを有するように製造されているが、光ファイバFB10の長さにはたとえば数mm単位の製造誤差によるばらつきが生じている。もしくは光学コネクタ18の長さについても同様に数mm単位の製造誤差によるばらつきが生じている場合もある。
As described above, the
一方、OCT計測においては、数μm単位での計測を行うものであり、光ファイバFB10の製造誤差はOCT測定装置にとっては大きいものになってしまう。1つのプローブ10が1つの光断層画像化装置1のみに使用されるものであれば、光断層画像化装置1の組立時に光ファイバFB10の製造誤差を含めて光路長を管理することができる。しかし、実際には診察毎にプローブ10を洗浄等する必要が生じるために、複数のプローブ10を使用する必要があり、プローブ10が取り換えられる度に測定光L1および反射光L3の光路長がずれてしまう。その結果、プローブ10が取り替えられる毎に測定領域の異なる光断層画像が取得されてしまうことになる。
On the other hand, in OCT measurement, measurement is performed in units of several μm, and the manufacturing error of the optical fiber FB10 becomes large for the OCT measurement apparatus. If one
具体的には、図6に示すように、プローブ10の取付時に第1光路長変更手段50での光路長の変化により測定が可能となるべき設定測定領域MRrefが図6のようにプローブ10から距離D1までの範囲に設定されているものとする。ここで、プローブ10の光ファイバFB10の長さが製造誤差によりDeだけ長い場合、測定光L1および反射光L3の光路長がそれぞれDeだけ長くなってしまう。よって、反射光L3と参照光L2との干渉光を検出することができる測定可能領域MRはDe分だけ設定測定領域MRrefからずれた状態になってしまい、この状態で測定を行うと、実際の深さ方向とDe分の誤差を持った断層画像が表示されてしまうことになる。
Specifically, as shown in FIG. 6, when the
そこで、光路長変更手段40において、参照光L2の光路長を変更する第1光路長変更手段50の他に、本体1Aに取り付けられたプローブ10の長さの誤差を補正するために、プローブ10の取付時に第1光路長変更手段50での光路長の変更による測定可能領域MRが予め設定された設定測定領域MRrefになるように、参照光L2の光路長を変更する第2光路長変更手段60が設けられている。
Therefore, in order to correct an error in the length of the
図7は第1光路長変更手段50の一例を示す模式図、図8は第2光路長変更手段60の一例を示す模式図であり、図7と図8とを参照して第1光路長変更手段50、第2光路長変更手段60についてそれぞれ説明する。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of the first optical path
まず図7を参照して第1光路長変更手段50について説明する。第1光路長変更手段50は、いわゆる「RSOD:Rapid Scanning Optical Delay line」と呼ばれている光遅延手段であって、このRSODの詳細な原理については、「Andrew M.Rollins,Manish D.Kulkarni,Siavash Yazdanfar,Rujchai Ung-arunyawee and Joseph A.Izatt,”IN vivo video rate optical coherence tomography”Opt.Express 6,219-229(1998)」および特表2001−527659号公報に記載されている。
First, the first optical path
第1光路長変更手段50は、光ファイバFB40からコリメータレンズ51を介して入射される参照光L2を回折格子からなる分散性素子52を用いて分散した後、群遅延もしくは位相遅延を与えるフーリエ変換レンズ53および走査ミラー54を備えた光学遅延手段からなっている。
The first optical path
参照光L2は、分散性素子52にから一定の角度で入射されるようになっている。その後、参照光L2は、フーリエ変換レンズ53を透過した後走査ミラー54により反射され、再びフーリエ変換レンズ53を透過して分散性素子52に入射される。そして、参照光L2は分散性素子52からリフレクター55側に反射され、再びリフレクター55から分散性素子52、フーリエ変換レンズ53、走査ミラー54、フーリエ変換レンズ53、分散性素子52を経て、光ファイバFB40に入射される。
The reference light L2 is incident on the
ここで、走査ミラー54は、フーリエ変換レンズ53の焦点距離fだけ離れた位置に配置されており、フーリエ変換レンズ53の光軸LLから外れた位置を回転中心として矢印σ方向に高速に揺動するようになっている。走査ミラー54の傾き量を変化させることにより、フーリエ変換レンズ53を透過した参照光L2に光遅延が生じ、光路長が変化するようにしている。なお、第1光路長変更手段50により変化する光路長はたとえば約2mmであって、その光路長の変化する範囲が測定対象Sの深さ方向に対し測定が可能な領域となる。
Here, the
また、この走査ミラー54の回転中心を変えることにより位相遅延量を変えて周波数シフトの量を調整することができる。よって、周波数シフトされた参照光L2aが光ファイバFB40を介して第2光路長変更手段60に再び入射されることになる。
Further, the amount of frequency shift can be adjusted by changing the phase delay amount by changing the rotation center of the
このような第1光路長変更手段50を用いることにより、位相遅延による周波数シフトと群遅延による光路長の変更とを独立して制御することができるとともに、光路長の変更の高速化を図ることができる。
By using such first optical path
次に、図8を参照して第2光路長変更手段60について説明する。第2光路長変更手段60は、光ファイバFB4により導波された参照光L2を平行光にするコリメータレンズ61と、コリメータレンズ61により平行光にされた参照光L2を反射させるコーナーキューブ62と、コーナーキューブ62により反射された参照光L2を平行光にした後、光ファイバFB40側に射出するコリメータレンズ63とを有している。コーナーキューブ62は、矢印A方向に移動可能に設けられており、この移動は第1駆動制御手段100により制御されている。そして、コーナーキューブ62が矢印A方向に移動することにより、参照光L2の光路長が変化するようになっている。
Next, the second optical path
よって、光路長変更手段40に入射された参照光L2は、まず第2光路長変更手段60に入射された後、光ファイバFB40を介して第1光路長変更手段50に入射される。第1光路長変更手段50において周波数シフトおよび光路長の変更が行われた後、周波数シフトされた参照光L2aが光ファイバFB40を介して再び第2光路長変更手段60に入射され、光ファイバFB4を介して合波手段7に入射されるようになっている。
Therefore, the reference light L2 incident on the optical path
プローブ10が製造誤差により長くなってしまっている場合(図6参照)、第2光路長変更手段60のコーナーキューブ62が矢印A2方向に移動することにより参照光L2の光路長を短くする。なお、図8の第2光路長変更手段60において、コリメータレンズ61、63とコーナーキューブ62との距離がΔAだけ変化したとき、第1光路長変更手段50に入射する際に参照光L2を2ΔAだけ遅延し、第1光路長変更手段50から第2光路長変更手段60を介して合波手段7に導波される際に2ΔAだけ遅延するため、結果として参照光L2の光路長が4ΔAだけ変化する。よって、De=2ΔAの関係をもとにしてコーナーキューブ62が矢印A2方向に移動することにより、少ない移動量で測定可能領域MRと設定測定領域MRrefとを一致させることができる。なお、プローブ10の光ファイバFB2の長さが所定の長さよりも長い場合について例示しているが、短い場合についても同様にコーナーキューブ62を矢印A1方向に移動させればよい。
When the
このように、複数のプローブ10を取り替えて使用するとき、各プローブ10毎の長さのばらつきによる測定光L1および反射光L3の光路長にばらつきが生じた場合であっても、第2光路長変更手段60によりそのばらつきに合わせて参照光L2、L2aの光路長の長さを調整することができるため、複数のプローブ10を取り替えて使用する場合であっても、各プローブ10の長さのばらつきによる測定範囲の変動を防止することができる。
As described above, when the plurality of
特に、2つの光路長変更手段50、60を用いることにより、正確に各プローブ10の長さのばらつきによる測定範囲の変動を防止することができる。すなわち、通常のOCT装置のように、1つの光路長変更手段のみを有し、この光路長変更手段と光分割手段・合波手段との距離を変更することにより各プローブ10の長さのばらつきによる測定範囲の変動を防止することも考えられる。しかし、この場合には光路長変更手段全体を移動させなければならない。OCT計測はμm単位での測定を行うものであるため、この移動量もまたμm単位の精度が要求されるものであり、光路長変更手段全体を移動させてばらつきを抑えるのは困難である。一方、2つの光路長変更手段50、60を用いることにより、コーナーキューブ62の移動はμm単位の高精度での移動が可能であるため、正確に各プローブ10の長さのばらつきによる測定範囲の変動を防止することができる。
In particular, by using the two optical path
上述した第2光路長変更手段60による光路長の変更は、たとえばユーザが取得した断層画像を見たユーザが図示しない入力手段を介して駆動制御手段100に指示を与えるようにしてもよいが、以下に示すような駆動制御手段100がプローブのID番号に応じて自動的に光路長の変更を行うようにしてもよい。
The change of the optical path length by the second optical path
すなわち、各プローブ10には固有のID番号が付されており、図1の本体1Aにプローブ10が取り付けられたときに、駆動制御手段100にID番号が入力されるようになっている。ここでID番号の入力は、ユーザが図示しない入力手段を用いて駆動制御手段100に入力されるようにしてもよいし、プローブ10がID番号を記憶した記憶手段を有しており、プローブ10が回転駆動ユニット30に接続されたときに、記憶手段から回転駆動ユニット30を介して駆動制御手段100にID番号が入力されるようにしてもよい。
That is, each
一方、駆動制御手段100は、各プローブ10毎に予め長さのばらつきを補正するための光路長の変更量がID番号に関連付けされた状態で記憶されている。そして、駆動制御手段100は、ID番号が入力されたときに、そのID番号に関連付けされた光路長の変更量を読み出し、読み出した変更量だけ光路長の変更が行われるように第2光路長変更手段60を制御する。これにより、測定可能領域MRと設定測定領域MRrefとを一致させる作業を自動的に行うことができるため、効率的に各プローブ10の長さのばらつきによる測定範囲の変動を防止することができる。
On the other hand, the drive control means 100 stores the optical path length change amount for correcting the length variation for each
上記実施の形態によれば、光路長変更手段40が、測定対象Sの深さ方向へ測定位置を変更するために、参照光L2の光路長を変更する第1光路長変更手段50の他に、本体1Aに取り付けられたプローブ10の長さの誤差を補正するために、プローブ10の取付時に第1光路長変更手段50での光路長の変更による測定可能領域MRが予め設定された設定測定領域MRrefになるように、参照光の光路長を変更する第2光路長変更手段を設けることにより、光断層画像化装置1に複数のプローブ10を取り替えて使用するとき、各プローブ10毎の長さのばらつきによる測定光L1および反射光L3の光路長にばらつきが生じた場合であっても、第2光路長変更手段60によりそのばらつきに合わせて参照光L2の光路長の長さを調整することができるため、複数のプローブ10を取り替えて使用する場合であっても、各プローブ10の長さのばらつきによる測定範囲の変動を防止することができる。
According to the above embodiment, in addition to the first optical path
また、図7に示すように第1光路長変更手段50が、参照光L2を分散した後、群遅延もしくは位相遅延を与えるフーリエ変換レンズ53と走査ミラー54とを備えた光学遅延手段であれば、周波数シフトと光路長の変更とを独立して制御することができるとともに、光路長の変更の高速化を図ることができる。
Further, as shown in FIG. 7, if the first optical path
さらに、図8に示すように、第2光路長変更手段60が、参照光L2を反射するコーナーキューブ62が参照光L2の光軸方向に移動することにより参照光L2の光路長を変更するものであれば、簡単な構成により参照光L2の光路長の変更を行うことができる。
Further, as shown in FIG. 8, the second optical path length changing means 60 changes the optical path length of the reference light L2 by the
なお、本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されない。たとえば図2において、光ファイバFB1〜FB6を用いて光の伝送を行っているが、空気中を導波させるようにしてもよい。この場合であっても、プローブ10において光ファイバFB10が用いられるため、第2光路長変更手段60における光路長の変更により、測定可能範囲と設定測定範囲とを一致させることができる。
The embodiment of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in FIG. 2, light is transmitted using optical fibers FB1 to FB6, but it may be guided in the air. Even in this case, since the optical fiber FB10 is used in the
さらに、第1光路長変更手段50が分散性素子52およびフーリエ変換レンズ53を用いて光路長の変更を行う構成について例示しているが、たとえば特開2003−329577号公報に開示された構成からなるものであってもよい。具体的には、図9に示すように、第1光路長変更手段150が、複数の反射体を有する回転可能な回転反射体151と固定ミラー152とを有しており、第2光路長変更手段60から光ファイバFB40を介して導波された参照光L2が回転反射体151および固定ミラー152により反射されることにより、周波数シフトおよび光路長の変更が行われる。
Further, the configuration in which the first optical path
また、上記実施の形態において、図8の第2光路長変更手段60がコーナーキューブ62を参照光L2の光軸方向に移動させることにより光路長の変更を行う場合について例示しているが、光路長の変更を行うものであれば公知の技術を用いてもよい。たとえば図10の第2光路長変更手段160は2つのミラー161、162を有し、参照光L2が2つのミラー161、162の間で反射を繰り返すようになっている。そして、ミラー161が矢印α方向に移動することにより光路長の変更が行われるようになっている。
Moreover, in the said embodiment, although the 2nd optical path length change means 60 of FIG. 8 illustrates the case where the optical path length is changed by moving the
また、図11の第2光路長変更手段260において、コリメータレンズ61、63とコーナーキューブ62との間に屈折率可変素子261を設け、屈折率可変素子261に電圧を印加することにより屈折率を変えることにより、屈折率可変素子261内を導波する参照光L2の光路長を変更するようにしてもよい。
In the second optical path length changing means 260 of FIG. 11, a refractive index
さらに、図12に示すように、第2光路長変更手段360が、コリメータレンズ361と、コリメータレンズ361により平行光にされた参照光L2を反射するミラー362とを有する構成にしてもよい。このとき、ミラー362により反射した参照光L2は光カプラ270により第1光路長変更手段50に導波され、第1光路長変更手段50により周波数シフトおよび光路長の変更が施された参照光L2aが光カプラ270を介して光ファイバFB4(合波手段7側)に導波されるようになる。なお、図13に示すように、光カプラ270の代わりにビームスプリッタ280を用いるようにし、第1光路長変更手段50からの参照光L2をコリメータレンズ290を介して光ファイバFB40に入射するようにしてもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 12, the second optical path
1 光断層画像化装置
1A 本体
2 光源
3 光分割手段
6 光路長変更手段
7 合波手段
10 プローブ
40 光路長変更手段
50、150 第1光路長変更手段
51 コリメータレンズ
52 分散性素子
53 フーリエ変換レンズ
54 走査ミラー
55 リフレクター
60、160、260、360 第2光路長変更手段
70 干渉光検出手段
100 駆動制御手段
150 光路長変更手段
FB10 光ファイバ
L 低コヒーレント光
L1 測定光
L2、L2a 参照光
L3 反射光
MR 測定可能領域
MRref 設定測定領域
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記本体が、
低コヒーレンス光を射出する光源と、
該光源から射出された前記低コヒーレンス光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
前記光分割手段により分割された前記参照光の光路長を変更する光路長変更手段と、
前記プローブから前記測定光が前記測定対象に照射されたときの該測定対象からの反射光と、前記光路長変更手段により光路長が変更された前記参照光とを合波する合波手段と、
該合波手段により合波された前記反射光と前記参照光との干渉光を検出する干渉光検出手段と
を有するものであり、
前記光路長変更手段が、
前記測定対象内の測定位置を深さ方向に変化させるために、前記参照光の光路長を変える第1光路長変更手段と、
前記本体に取り付けられた前記プローブの長さの誤差を補正するために、該プローブの取付時に前記第1光路長変更手段での前記光路長の変化により測定が可能となる領域が予め設定された設定測定領域になるように、前記参照光の光路長を変更する第2光路長変更手段と
を備えたものであることを特徴とする光断層画像化装置。 An optical tomographic imaging apparatus for performing measurement by detachably attaching a probe that guides measurement light to a measurement target on a main body that acquires an optical tomographic image of the measurement target,
The body is
A light source that emits low coherence light;
A light splitting means for splitting the low coherence light emitted from the light source into measurement light and reference light;
An optical path length changing means for changing an optical path length of the reference light divided by the light dividing means;
Multiplexing means for multiplexing the reflected light from the measurement object when the measurement light is irradiated from the probe to the measurement object and the reference light whose optical path length has been changed by the optical path length changing means;
Interference light detection means for detecting interference light between the reflected light and the reference light multiplexed by the multiplexing means,
The optical path length changing means is
First optical path length changing means for changing the optical path length of the reference light in order to change the measurement position in the measurement object in the depth direction;
In order to correct an error in the length of the probe attached to the main body, a region where measurement can be performed by changing the optical path length in the first optical path length changing unit when the probe is attached is set in advance. An optical tomographic imaging apparatus comprising: a second optical path length changing unit that changes an optical path length of the reference light so as to be in a set measurement region.
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