JP2020198999A - 光干渉断層撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系における高結合効率化を実現する。【解決手段】ＳＳ−ＯＣＴ装置の参照光学系５０は、光を出射する光ファイバ５０８と、光ファイバ５０８の出射光を平行化するコリメータレンズ５００と、コリメータレンズ５００により平行化された光を集光する集光レンズユニット５０６と、集光レンズユニット５０６により集光された光を入射する光ファイバ５１１とを含む。光ファイバ５０８において出射端のコア径がファイバ中のコア径よりも大きく、また、光ファイバ５１１において入射端のコア径がファイバ中のコア径よりも大きい。コリメータレンズ２００の焦点距離の絶対値と、集光レンズユニット２０２の焦点距離の絶対値は同一であり、入出射端のコア径を略同一とした組み合わせにすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、光干渉断層撮像装置に関する。

光干渉断層撮像法（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を利用する光干渉断層撮像装置（以下、ＯＣＴ装置という。）が開発されている。ＯＣＴ装置は、物体に光を照射し、照射光の波長に応じて物体の異なる深さから戻ってくる反射光と参照光とを干渉させる。そして、ＯＣＴ装置は、干渉光の強度の時間波形（干渉スペクトルと呼ばれる。）に含まれる周波数成分を分析することによって、物体の断層に関する情報、具体的には断層像を得ることができる。ＯＣＴ装置は、例えば眼科用の撮像装置として眼底検査等に用いられる。

検査時における被検者の身体的負担を低減するため、測定速度を向上させたＯＣＴ装置として、波長掃引光源を用いたＯＣＴ装置（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ装置、以下、ＳＳ−ＯＣＴ装置という。）が盛んに開発されている。特許文献１は、ＳＳ−ＯＣＴ装置の一例を開示しており、波長掃引光源として、ファイバーリング共振器及び波長選択フィルタを用いた光源を例示している。

ＳＳ−ＯＣＴ装置に用いられる波長掃引光源は、ＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ装置）に用いられる広帯域な波長帯域を有する低コヒーレンス光源と比較して、波長が時間と共に変動する動的な特徴を有する。そのため、一般的にノイズが多い光源であることが知られており、ＳＳ−ＯＣＴ装置では、干渉光の受光感度を向上させるために、干渉信号を差動検出することが一般的である。

差動検出を行うための干渉光学系において、参照光路の構成の方法として、直接戻る光をサーキュレータによって方向付けるものと、２つの光ファイバを用いて光路構成するものが知られている。サーキュレータは、広帯域な波長に対し特性を安定させるのが困難であり、かつ、高価であるため、参照光学系の光ファイバの入射端と出射端を別にして参照光を取り出す構成が開示されている（特許文献２、３を参照）。

特開２０１２−１１５５７８号公報 特開２０１８−１７３３０１号公報 特開２０１８−８２９１９号公報

ＳＳ−ＯＣＴ装置において、光を出射する光ファイバと、光を入射する光ファイバとを含む光学系を有する場合、高結合効率化を実現する必要がある。

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、光学系における高結合効率化を実現することを目的とする。

本発明の光干渉断層撮像装置は、光を出射する第一の光ファイバと、前記第一の光ファイバの出射光を平行化する第一の光学部材と、前記第一の光学部材により平行化された光を集光する第二の光学部材と、前記第二の光学部材により集光された光を入射する第二の光ファイバとを含む光学系を有する光干渉断層撮像装置であって、前記第一の光ファイバにおいて出射端の導光部の径がファイバ中の導光部の径よりも大きく、かつ、前記第二の光ファイバにおいて入射端の導光部の径がファイバ中の導光部の径よりも大きく、前記第一の光ファイバの出射端の導光部の径と、前記第二の光ファイバの入射端の導光部の径とが同一であり、前記第一の光学部材の焦点距離と、前記第二の光学部材の焦点距離とが同一であることを特徴とする。

本発明によれば、光学系における高結合効率化を実現することができる。

実施形態に係るＳＳ−ＯＣＴ装置の構成を示す図である。 光ファイバの端部の構成を示す図である。 実施形態に係るＳＳ−ＯＣＴ装置の光量調整光学系の一部の構成を示す図である。 実施形態に係るＳＳ−ＯＣＴ装置の参照光学系の構成を示す図である。 参照光学系における弱パワレンズの位置関係を示す図である。 参照光学系における環境温度変動による部材の位置関係を示す図である。 参照光学系における環境温度変動による部材の位置関係を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１乃至７を参照して、実施形態に係るＳＳ−ＯＣＴ装置（波長掃引型光干渉断層撮像装置）を説明する。本実施形態では、ＳＳ−ＯＣＴ装置を被検体の眼底を検査するのに用いる例を説明するが、本発明を適用した光干渉断層撮像装置は、眼底検査以外の用途に用いることもでき、例えば臓器等の任意の物体の検査等に用いてもよい。

［ＳＳ−ＯＣＴ装置の全体構成］
図１は、実施形態に係るＳＳ−ＯＣＴ装置の構成を示す図である。ＳＳ−ＯＣＴ装置には、光源部１０と、光量調整光学系２０と、干渉系３０と、測定光学系４０と、参照光学系５０と、検出部６０と、情報取得部７０と、表示部８０とを備える。
光源部１０は、光を出射する。光量調整光学系２０は、光源部１０からの光の光量を調整する。干渉系３０は、光量調整された光を照射光と参照光に分岐し、被検体Ｅｒからの反射光と参照光を合波して干渉光を生成する。測定光学系４０は、被検体Ｅｒに照射光を照射し、被検体Ｅｒからの反射光を干渉系３０に出射する。参照光学系５０は、参照光の光路長を調整する。検出部６０は、干渉光を検出する。情報取得部７０は、被検体Ｅｒである眼の眼底の情報を取得する。表示部８０は、取得した情報、画像等を表示する。

光源部１０は、波長掃引光源１００と、光ファイバカプラ１０１と、クロック信号生成部１０２とを有する。波長掃引光源１００は、出射する光の波長を掃引する。光ファイバカプラ１０１は、波長掃引光源１００からの光を光ファイバで伝播し、光量調整光学系２０に入射する光とクロック信号生成部１０２に入射する光に分岐する。クロック信号生成部１０２は、波長掃引光源１００からの光に基づいてクロック信号を生成し、検出部６０に送る。なお、波長掃引光源１００としては、出射する光の波長を掃引することができる光源であれば、任意の光源を用いることができる。波長掃引光源１００は、例えば特許文献１にあるようなファイバーリング共振器及び波長選択フィルタを用いた光源であってもよいし、その他の波長掃引レーザ等であってもよい。また、光ファイバカプラ１０１は、ビームスプリッタ等を用いてもよい。以下の構成で挙げられる光ファイバカプラに関しても同様である。

光量調整光学系２０は、コリメータレンズ２００と、光量調整部２０１と、集光レンズユニット２０２と、光ファイバカプラ２０３と、光量測定部２０４とを有する。コリメータレンズ２００、光量調整部２０１、集光レンズユニット２０２の詳細については、図３を用いて後述する。光ファイバカプラ２０３は、光源部１０から出射され、光ファイバで伝播され、光量調整が行われた光を、干渉系３０に入射する光と光量測定部２０４に入射する光と分岐する。光量測定部２０４に入射して測定された光の光量に基づいて、後述するように被検体Ｅｒに照射する照射光が適切になるよう光量調整が行われる。

干渉系３０は、光ファイバカプラ３００、３０１を有する。光ファイバカプラ３００は、光ファイバを介して光ファイバカプラ２０３、光ファイバカプラ３０１、測定光学系４０、及び参照光学系５０に接続される。光ファイバカプラ３００は、光量調整光学系２０から出射され、光ファイバで伝播された光を、測定光学系４０に入射する照射光と参照光学系５０に入射する参照光に分岐する。照射光は、測定光学系４０を経由して被検体Ｅｒに照射される。被検体Ｅｒによって反射する反射光は、測定光学系４０、及び光ファイバカプラ３００を経由して、光ファイバカプラ３０１に入射する。一方、参照光は、参照光学系５０を経由して、光ファイバカプラ３０１に入射する。光ファイバカプラ３０１で反射光と参照光が干渉し、干渉光になるとともに、一方の位相が反転された位相の異なる２つの光に分岐して検出部６０に入射する。

測定光学系４０は、レンズ４００、４０１と、スキャナ４０２、４０３と、対物レンズ４０４とを有する。干渉系３０より光ファイバを伝播して測定光学系４０に入射した照射光は、レンズ４００により平行化される。レンズ４０１は、照射光を被検体Ｅｒに焦点合わせするためのものであり、不図示の駆動部により、光軸方向に移動可能である。この焦点合わせによって、被検体Ｅｒからの反射光は同時に光ファイバ先端（フェルール）にスポット状に結像される。スキャナ４０２及びスキャナ４０３は、それぞれ回転軸が互いに直交するよう配置されたガルバノミラーであり、照射光を被検体Ｅｒ上で走査することができる。スキャナ４０２はｘ方向の走査を行い、スキャナ４０３はｙ方向の走査を行う。被検体Ｅｒに対向して配置された対物レンズ４０４を透過して、被検眼Ｅｒに照射光が照射される。被検体Ｅｒに照射された照射光は、眼底において後方散乱光として反射する。眼底からの反射光は、測定光学系４０を経由して干渉系３０に入射する。

参照光学系５０は、コリメータレンズ５００と、光量調整部５０１と、ミラー５０２、５０３と、分散補償ガラス５０４と、光路長調整部５０５と、集光レンズユニット５０６と、偏光コントローラ５０７とを有する。これら構成要素の詳細については、図４を用いて後述する。

検出部６０は、検出器６００と、Ａ／Ｄ変換器６０１とを有する。検出器６００は、干渉系３０より入射され、光ファイバで伝播された２つの干渉光をそれぞれ検出するとともに、検出した干渉光に基づく干渉信号をＡ／Ｄ変換器６０１に送る。Ａ／Ｄ変換器６０１は、光源部１０のクロック信号生成部１０２から送られるクロック信号に同期して、干渉信号をサンプリングし、デジタル信号に変換する。デジタル信号に変換された干渉信号は、情報取得部７０に送られる。

情報取得部７０は、検出部６０から受け取ったデジタル信号に対してフーリエ変換等の周波数分析を行い、眼底の情報を得る。また、情報取得部７０は、検出器６００で検出した位相の異なる２つの干渉光に基づく２つの干渉信号の差を取ることで、干渉信号の差動を検出し、干渉信号における眼底の情報の信号成分対非干渉成分の信号の比（Ｓ／Ｎ比）を向上することができる。情報取得部７０は、得られた眼底の情報を表示部８０に送る。情報取得部７０は、ＣＰＵやＭＰＵ等を備えた任意の情報処理部としてＳＳ−ＯＣＴ装置内に構成してもよいし、汎用コンピュータを用いて構成してもよい。

表示部８０は、受け取った情報を断層像として表示する。表示部８０は、ＳＳ−ＯＣＴ装置に備え付けられたモニタであってもよいし、ＳＳ−ＯＣＴ装置に接続された個別のモニタであってもよい。

以上の構成により、ＳＳ−ＯＣＴ装置は、被検体Ｅｒのある１点における深さ方向の断層に関する情報を取得することができる。このように被検体Ｅｒの深さ方向の断層情報を取得することをＡスキャンと呼ぶ。このＡスキャンを被検体Ｅｒの横断方向に走査することで、２次元の断層情報を取得することができる。この走査をＢスキャンと呼ぶ。Ａスキャン、Ｂスキャンいずれの走査方向とも直交する方向に被検体Ｅｒを走査することで、３次元の断層情報を取得することができる。この走査をＣスキャンと呼ぶ。特に３次元断層情報を取得する際に被検体Ｅｒ眼底面内を２次元ラスタ走査する場合、高速に走査が行われる方向をＢスキャン、相対的に低速で走査が行われる方向をＣスキャンと呼ぶ。Ｂスキャン及びＣスキャンは、上述したスキャナ４０２、４０３により行われる。
なお、各図においてｘｙｚ方向を示す。図１はｘ方向の視点からの図、図３及び図４はｙ方向の視点からの図になるが、見易さを考慮して、これら図１と図３及び図４とで各構成要素を平面的に同配置で図示する。

［光量調整光学系２０］
光量調整光学系２０について詳述する。
図３は、実施形態に係るＳＳ−ＯＣＴ装置の光量調整光学系２０の一部の構成を示す図である。
光源部１０から出射された光は、光ファイバ２０５により伝播され、光ファイバ２０５の出射端を構成するフェルール２０６から出射されることにより、光量調整光学系２０に入射する。光ファイバ２０５の出射光は、コリメータレンズ２００により平行化され、光量調整部２０１を経由し、集光レンズユニット２０２により集光される。集光レンズユニット２０２により集光され、光ファイバ２０８の入射端を構成するフェルール２０７のコアにスポット状に結像された光は、光ファイバ２０８を伝播して、図１に示す光ファイバカプラ２０３に入射する。
本実施形態において、光量調整光学系２０では、光ファイバ２０５及びフェルール２０６が本発明でいう第一の光ファイバに相当する。また、コリメータレンズ２００が本発明でいう第一の光学部材に相当する。また、集光レンズユニット２０２が本発明でいう第二の光学部材に相当する。また、光ファイバ２０８及びフェルール２０７が本発明でいう第二の光ファイバに相当する。

ここで、光ファイバ２０５及び光ファイバ２０８について説明する。光ファイバ２０５及び光ファイバ２０８は単一モードファイバである。光ファイバ２０５において出射端の導光部の径（以下、導光部の径をコア径と呼ぶ。）がファイバ中のコア径よりも大きく、また、光ファイバ２０８において入射端のコア径がファイバ中のコア径よりも大きい。図２を参照して、光ファイバにおける端部のコア径をファイバ中のコア径よりも大きくする構成について説明する。図２は、ＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ−ｄｉｆｆｕｓｅｄ Ｅｘｐａｎｄｅｄ Ｃｏｒｅ）加工が施された光ファイバの端部の構成を示す図である。図２のフェルール１が、光量調整光学系２０におけるフェルール２０６、２０７、及び、後述する参照光学系５０におけるフェルール５０９、５１０に相当する。フェルール１の内部に、クラッド２及びコア３が配置される。コア径が端部に向かって徐々に拡大し、端部のコア径Ｄ２がファイバ中のコア径Ｄ１よりも大きい。ＴＥＣ加工ファイバでは、ファイバ中のコア径Ｄ１に対して、端部のコア径Ｄ２が熱拡散により２倍から３倍に拡大している。ファイバ中のコア径Ｄ１は、使用する波長によっても異なるが、例えば波長が１μｍ帯の場合、６μｍ程度である。ＴＥＣ加工により、端部のコア径Ｄ２は、１２μｍから１８μｍ程度になる。所定のＴＥＣ加工によりファイバのモードフィールド径（ＭＦＤ）が拡大し、開口数（ＮＡ）が小さくなる。

図３に説明を戻して、光量調整部２０１は、透過率可変型ＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタ２１０と、モータ２１１と、シャフト２１２と、押え部材２１３とを備える。透過率可変型ＮＤフィルタ２１０は、モータ２１１を駆動源としてシャフト２１２を介して回動させられる。透過率可変型ＮＤフィルタ２１０に入射した光は屈折し、集光レンズユニット２０２に透過する。一方、透過率可変型ＮＤフィルタ２１０の入射面が光軸に垂直な平面に対して傾斜するため、透過率可変型ＮＤフィルタ２１０により生じる多重反射光は、より偏心して透過しようとするが、押え部材２１３により遮蔽される。なお、光量調整部２０１は、モータに接続された遮蔽板でもよい。光量測定部２０４の測定光量に基づいて、被検体Ｅｒに照射する照射光が適切になるようモータ２１１が駆動され、光量の調整を行う。

集光レンズユニット２０２は、強いパワーを有する第一のレンズ要素である強パワレンズ２２０と、第一のレンズ要素より弱いパワーを有する第二のレンズ要素である弱パワレンズ２２１を備える。「弱パワレンズ」及び「強パワレンズ」は、レンズの相対的屈折力の強さを表し、強パワレンズ２２０に対して弱パワレンズ２２１の方が焦点距離の絶対値が大きい。
集光レンズユニット２０２では、光を効率的に結合させるため、以下のような調整が行われる。まず、強パワレンズ２２０とフェルール２０７のｘｙｚ３方向の位置合わせ（アライメント）を行う。例えば強パワレンズ２２０の光軸中心に対し、フェルール２０７を光軸に垂直な平面の２方向（ｘｙ方向）をアライメントし、フェルール２０７に対し、強パワレンズ２２０の焦点距離が適切になるよう光軸方向（ｚ方向）をアライメントする。このとき、弱パワレンズ２２１は、強パワレンズ２２０とフェルール２０７の間において、光軸に対して傾斜した状態（偏向状態）で仮固定されている。強パワレンズ２２０とフェルール２０７のｘｙｚアライメントが完了した後、強パワレンズ２２０とフェルール２０７は保持部材２１５に恒久的に取り付けられる。光学構成要素の既知の恒久的な取り付け方としては、レーザ溶接、紫外線又は熱で硬化する接着剤、半田付け等が挙げられるが、いずれの取り付け方でも、その取り付け過程で光学構成要素の移動が生じる可能性がある。そこで、強パワレンズ２２０とフェルール２０７を保持部材２１５に恒久的に取り付けた後、仮固定しておいた弱パワレンズ２２１をｘｙ方向に移動させることで、これら光学構成要素の移動により生じる結合効率の損失を補償することができる。このとき、弱パワレンズ２２１の調整により集光レンズユニット２０２の総合焦点距離に若干の変動が起こりうるが、結合効率に大きな変動は与えない。結果、光とフェルール２０７の高精度なアライメントが実現される。なお、弱パワレンズ２２１の恒久的な取り付けの際にも、弱パワレンズ２２１の移動が生じうるが、弱パワレンズ２２１はレンズのパワーが小さい。したがって、強パワレンズ２２０及びフェルール２０７といった他の光学構成要素と比べ、結合効率に対する影響を無視することができる。弱パワレンズ２２１が傾斜することで、弱パワレンズ２２１の多重反射光はフェルール２０７に結像されず、ＳＳ-ＯＣＴ装置の画質低下を回避することができる。

光ファイバ２０５の出射端を構成するフェルール２０６及び光ファイバ２０８の入射端を構成するフェルール２０７はいずれもＴＥＣ加工が施されている。したがって、フェルール２０７に対する光のｘｙ方向のずれ許容量を大きくすることができ、アライメントを精度良く行うことができる。そして、コリメータレンズ２００の焦点距離の絶対値と、集光レンズユニット２０２の焦点距離の絶対値（強パワレンズ２２０及び弱パワレンズ２２１の複合焦点距離の絶対値）は同一である。２つの光学部材の焦点距離を一致させることで、入出射端のコア径を略同一とした組み合わせにすることができる。これにより、入出射端のＭＦＤ、ＮＡが略同一となり、不一致による損失が低減できるので、光量調整光学系２０における高結合効率化を実現することができる。また、環境温度変動に対して、結合効率を高い状態で維持することができる。

次に、光量調整光学系２０における各部材の保持構造について説明する。
図３に模式的に示すように、フェルール２０６及びコリメータレンズ２００は、保持部材２１４で保持される。また、集光レンズユニット２０２及びフェルール２０７は、保持部材２１５で保持される。また、光量調整部２０１は、保持部材２１６で保持される。そして、これら保持部材２１４〜２１６は、基台部材２０９で保持される。保持部材２１４〜２１６及び基台部材２０９は、同じ低線膨張材料で作られる。低線膨張材料としては、例えば鉄やＳＵＳ等が挙げられる。これにより、環境温度変動によって、異種材料の線膨張差に起因する部材の変形を回避することができるとともに、線膨張による部材の変化を低減することができる。よって、結合効率を高い状態で維持することができる。

また、光量調整光学系２０は、図１に模式的に示すように、防塵のためのカバー部材２１７で覆われる。カバー部材２１７は、比較的に板厚の薄い板で、かつ、基台部材２０９よりも軟質の材料で作られる。これにより、カバー部材２１７を取り付けるときに基台部材２０９に接触したときにも基台部材２０９に変形を生じさせるようなことはなく、光の調整後のカバー部材２１７の取り付けによる光のずれを低減することができる。

［参照光学系５０］
参照光学系５０について詳述する。
図４は、実施形態に係るＳＳ−ＯＣＴ装置の参照光学系５０の構成を示す図である。
干渉系３０から出射された参照光は、光ファイバ５０８により伝播され、光ファイバ２０８の出射端を構成するフェルール５０９から出射されることにより、参照光学系５０に入射する。光ファイバ２０８の出射光は、コリメータレンズ５００により平行化され、光量調整部５０１に導かれる。光量調整部５０１は、光量調整光学系２０の光量調整部２０１と同様の構成であり、その説明を省略する。検出部６０で検出される干渉光の干渉強度が適切になるように、透過率可変型ＮＤフィルタを回動させるモータが駆動され、光量の調整を行う。
光量調整部５０１を経由した参照光は、ミラー５０２に導かれる。ミラー５０２、５０３により、参照光学系５０内の参照光の経路をコの字にすることで、効率的に光路長を稼ぐことができ、装置の小型化に有効である。ただし、これに限定されず、参照光の経路は１直線でもよいし、Ｓ字状でもよい。
ミラー５０３を経由した参照光は、分散補償ガラス５０４に導かれる。分散補償ガラス５０４により、参照光の分散を、被検体Ｅｒからの反射光の分散に対応するように補償される。

分散補償ガラス５０４を経由した参照光は、光路長調整部５０５に導かれる。光路長調整部５０５には、プリズム型のレトロリフレクタ５２０が可動に設けられ、不図示のモータにより、図１の矢印方向にレトロリフレクタ５２０を移動可能である。これにより、照射光及び測定光が経由する測定光学系４０の光路長、並びに被検体Ｅｒの眼軸長に応じて、参照光学系５０の光路長を調整することができる。レトロリフレクタ５２０の入射面が光軸に垂直な平面に対して傾斜することで、レトロリフレクタ５２０の正反射光が波長掃引光源１００への戻り光となるのを回避するとともに、多重反射光が結合されるのを回避することができる。
光路長調整部５０５を経由し、ミラー５０２、５０３で折り返された参照光は、集光レンズユニット５０６により集光され、光ファイバ５１１の入射端を構成するフェルール５１０のコアにスポット状に結像される。その後、参照光は、偏光調整部である偏光コントローラ５０７で測定光に応じて偏光調整され、光ファイバ５１１を伝播して、干渉系３０に入射する。
本実施形態において、参照光学系５０では、光ファイバ５０８及びフェルール５０９が本発明でいう第一の光ファイバに相当する。また、コリメータレンズ５００が本発明でいう第一の光学部材に相当する。また、集光レンズユニット５０６が本発明でいう第二の光学部材に相当する。また、光ファイバ５１１及びフェルール５１０が本発明でいう第二の光ファイバに相当する。また、光量調整部５０１及び光路長調整部５０５がそれぞれ本発明でいう光学パラメータ可変機構に相当する。

ここで、光ファイバ５０８及び光ファイバ５１１について説明する。光ファイバ５０８及び光ファイバ５１１は単一モードファイバである。光量調整光学系２０の光ファイバ２０５及び光ファイバ２０８と同様、図２に示す構成により、光ファイバ５０８において出射端のコア径がファイバ中のコア径よりも大きく、また、光ファイバ５１１において入射端のコア径がファイバ中のコア径よりも大きい。

図４に説明を戻して、集光レンズユニット５０６は、光量調整光学系２０の集光レンズユニット２０２と同様、強パワレンズ５３０と弱パワレンズ５３１とを備えるが、弱パワレンズ５３１の配置状態が相違する。光量調整光学系２０では、弱パワレンズ２２１が光軸に対して傾斜した状態（偏向状態）で配置される。それに対して、参照光学系５０では、弱パワレンズ５３１の光軸を、強パワレンズ５３０及びフェルール５１０の光軸に対して偏心させる。これにより、弱パワレンズ５３１の光軸中心近傍領域が、強パワレンズ５３０及びフェルール５１０の光軸中心近傍領域と重ならないように変位状態で配置される。本構成においても、強パワレンズ５３０とフェルール５１０のｘｙｚ３方向のアライメント時点で、弱パワレンズ５３１は偏心した状態で仮固定されている。強パワレンズ５３０とフェルール５１０の恒久的な取り付け後、弱パワレンズ５３１をｘｙ方向に調整し、取り付けによる結合効率の損失を補償する。

図５は、弱パワレンズ５３１の位置関係を示す図である。弱パワレンズ５３１の光学中心近傍領域Ｄに対して、弱パワレンズ５３１上における光径ωの光の中心が距離Ｒだけ離間する。光の中心は、強パワレンズ５３０及びフェルール５１０の光軸と一致する。弱パワレンズ５３１のｘｙ方向の調整により、光が移動しうる径Ａと、弱パワレンズ５３１の光学中心近傍領域Ｄが重ならないように距離Ｒを決定する必要がある。弱パワレンズ５３１により生じる多重反射光の光強度を、光の中心の光強度の１％以下に抑えるために必要な距離は、ωの半径の１．５倍に弱パワレンズ５３１のｘｙ方向の調整範囲の片側分を足した数値以上であればよい。参照光学系５０では、弱パワレンズ５３１に起因する多重反射光による画質の低下を、強パワレンズ５３０及びフェルール５１０の光軸に対し、弱パワレンズ５３１の光軸を偏心させることで回避している。
上記の説明は、参照光学系５０及び光量調整光学系２０共に、光学系からの出射側（集光部側）に弱パワレンズを配置する構成で説明したが、光学系への入射側に弱パワレンズを配置しても同様の効果を得ることができる。

光量調整光学系２０と同様、光ファイバ５０８の出射端を構成するフェルール５０９及び光ファイバ５１１の入射端を構成するフェルール５１０はいずれもＴＥＣ加工が施されている。また、コリメータレンズ５００の焦点距離の絶対値と、集光レンズユニット５０６の焦点距離の絶対値（強パワレンズ５３０及び弱パワレンズ５３１の複合焦点距離の絶対値）は同一であり、入出射端のコア径を略同一とした組み合わせにすることができる。よって、光量調整光学系２０と同様、参照光学系５０における高結合効率化を実現することができ、また、環境温度変動に対して、結合効率を高い状態で維持することができる。

次に、参照光学系５０における各部材の保持構造について説明する。
図４に模式的に示すように、フェルール５０９、コリメータレンズ５００、集光レンズユニット５０６、及びフェルール５１０は、ファイバ保持部材５１２で保持される。光ファイバ５０８の出射端及び光ファイバ５１１の入射端を一体の部材で保持することで、環境温度変動に対して、結合効率の低下を低減することができる。環境温度変動による部材の変形と光のずれ方向によりについては、図６、図７を用いて後述する。また、光量調整部５０１、ミラー５０２、ミラー５０３、分散補償ガラス５０４は、それぞれ保持部材５１６〜５１９で保持される。また、光路長調整部５０５は、保持部材５１３で保持される。そして、これらファイバ保持部材５１２、保持部材５１３、５１６〜５１９は、基台部材５１４で保持される。また、偏光コントローラ５０７は、偏光コントローラ保持部材５１５で保持される。ファイバ保持部材５１２、保持部材５１３、５１６〜５１９、基台部材５１４、及び偏光コントローラ保持部材５１５は、同じ低線膨張材料で作られる。低線膨張材料としては、光量調整光学系２０でも述べたように、例えば鉄やＳＵＳ等が挙げられる。これにより、環境温度変動によって、異種材料の線膨張差に起因する部材の変形を回避することができるとともに、線膨張による部材の変化を低減することができる。よって、結合効率を高い状態で維持することができる。
本実施形態において、参照光学系５０では、保持部材５１３，５１６が本発明でいう光学パラメータ可変機構保持部材に相当し、偏光コントローラ保持部材５１５が本発明でいう偏光調整部保持部材に相当する。

また、参照光学系５０は、図１に模式的に示すように、防塵のためのカバー部材５２１で覆われる。カバー部材５２１は、比較的に板厚の薄い板で、かつ、基台部材５１４よりも軟質の材料で作られる。これにより、カバー部材５２１を取り付けるときに基台部材５１４に接触したときにも基台部材５１４に変形を生じさせるようなことはなく、光の調整後のカバー部材５２１の取り付けによる光のずれを低減することができる。偏光コントローラ保持部材５１５が、カバー部材５２１の一面を兼ねるようにしてもよい。

図６は、参照光学系５０における環境温度変動による部材の位置関係を示す側面視図である。図６（ａ）〜（ｃ）は図４の視点Ａから見た参照光学系の概略構成を示し、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれｙ方向ずれ、ｚ軸回りずれ（以下、Ｒｚ方向ずれと呼ぶ。）が生じた際の各部材の位置を示す。

図６（ｂ）に示すように、線膨張によりｙ方向ずれが生じた場合、フェルール５０９、５１０及びレトロリフレクタ５２０は相対的に同じｙ位置を保つ。保持部材５１２、５１３、５１４が同じ低線膨張材料で作られているからである。よって、結合効率の低下が生じにくい。

また、図６（ｃ）に示すように、線膨張によりＲｚ方向ずれが生じた場合、フェルール５０９、５１０の中間におけるｚ方向の軸６１とレトロリフレクタ５２０の中心軸６２は相対的に同じｙ位置を保つ。保持部材５１２、５１３、５１４が同じ低線膨張材料で作られているからである。よって、結合効率の低下が生じにくい。

図７は、参照光学系５０における環境温度変動による部材の位置関係を示す上面視図である。図７（ａ）〜（ｃ）は図４の参照光学系５０の特に反射部分に特化した略図であり、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれｘ方向ずれ、ｙ軸回りずれ（以下、Ｒｙ方向ずれと呼ぶ。）が生じた際の各部材及び光の位置を示す。

図７（ｂ）に示すように、線膨張によりｘ方向ずれが生じた場合、フェルール５０９及びコリメータレンズ５００の部材群と、フェルール５１０及び強パワレンズ５３０の部材群は等間隔に離れる。フェルール５０９、コリメータレンズ５００、集光レンズユニット５０６、及びフェルール５１０が一体の部材であるファイバ保持部材５１２で保持されるからである。したがって、２つの部材群の中間におけるｚ方向の軸７１とレトロリフレクタ５２０の中心軸は相対的に同じｘ位置を保つ。よって、結合効率の低下が生じにくい。

また、図７（ｃ）に示すように、線膨張によりＲｙ方向ずれが生じた場合、フェルール５０９及びコリメータレンズ５００の部材群と、フェルール５１０及び強パワレンズ５３０の部材群の中間におけるｚ方向の軸７１がレトロリフレクタ５２０のプリズム頂点を維持する限り、２つの部品群の光線方向は平行のままである。よって、結合効率の低下が生じにくい。Ｒｘ方向ずれ（ｘ軸回りずれ）の場合も同様である。

以上のように、光ファイバ５０８の出射端及び光ファイバ５１１の入射端を一体の部材で保持することで、環境温度変動に対して、結合効率の低下を低減することができる。また、各保持部材が同じ材料であることで線膨張差に起因する変形を回避することができ、一体の部材で保持することの効果をより得ることができる。

なお、上述した実施形態で説明する構成要素の形状や相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構成又は様々な条件に応じて変更することができる。
以上、本発明を実施形態と共に説明したが、上記実施形態は本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

２０：光量調整光学系、５０：参照光学系、２０５、２０８、５０８、５１１：光ファイバ、２０６、２０７、５０９、５１０：フェルール、２００、５００：コリメータレンズ、２０２、５０６：集光レンズユニット

Claims (15)

1. 光を出射する第一の光ファイバと、
   前記第一の光ファイバの出射光を平行化する第一の光学部材と、
   前記第一の光学部材により平行化された光を集光する第二の光学部材と、
   前記第二の光学部材により集光された光を入射する第二の光ファイバとを含む光学系を有する光干渉断層撮像装置であって、
   前記第一の光ファイバにおいて出射端の導光部の径がファイバ中の導光部の径よりも大きく、かつ、前記第二の光ファイバにおいて入射端の導光部の径がファイバ中の導光部の径よりも大きく、
   前記第一の光ファイバの出射端の導光部の径と、前記第二の光ファイバの入射端の導光部の径とが同一であり、
   前記第一の光学部材の焦点距離と、前記第二の光学部材の焦点距離とが同一であることを特徴とする光干渉断層撮像装置。
2. 前記第一の光ファイバの出射端及び前記第二の光ファイバの入射端それぞれにおいて導光部の径が端部に向かって徐々に拡大する構成を有することを特徴とする請求項１に記載の光干渉断層撮像装置。
3. 前記第一の光ファイバの出射端と、前記第一の光学部材と、前記第二の光学部材と、前記第二の光ファイバの入射端とを一体の部材であるファイバ保持部材で保持することを特徴とする請求項１又は２に記載の光干渉断層撮像装置。
4. 前記第一の光学部材と前記第二の光学部材との間に、光学パラメータ可変機構を有し、
   前記ファイバ保持部材と、前記光学パラメータ可変機構を保持する光学パラメータ可変機構保持部材と、前記ファイバ保持部材及び前記光学パラメータ可変機構保持部材を保持する基台部材とが同じ材料であることを特徴とする請求項３に記載の光干渉断層撮像装置。
5. 前記第一の光ファイバ及び前記第二の光ファイバのうち少なくとも一方の側に偏光調整部を有し、前記偏光調整部を保持する偏光調整部保持部材と前記基台部材とが同じ材料であることを特徴とする請求項４に記載の光干渉断層撮像装置。
6. 前記光学系を覆うカバー部材を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
7. 前記光学系を覆うカバー部材を備え、
   前記カバー部材の材料は前記基台部材よりも軟質の材料であることを特徴とする請求項４又は５に記載の光干渉断層撮像装置。
8. 前記第一の光ファイバ及び前記第二の光ファイバのうち少なくとも一方の側に偏光調整部を有し、前記偏光調整部を保持する偏光調整部保持部材が、前記光学系を覆うカバー部材の一面を兼ねることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
9. 前記第一の光学部材及び前記第二の光学部材のうち少なくとも一方が、強いパワーを有する第一のレンズ要素と、前記第一のレンズ要素より弱いパワーを有する第二のレンズ要素とを備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
10. 前記第二のレンズ要素の光軸は前記第一のレンズ要素の光軸に対して傾斜することを特徴とする請求項９に記載の光干渉断層撮像装置。
11. 前記第二のレンズ要素の光軸は前記第一のレンズ要素の光軸に対して偏心することを特徴とする請求項９に記載の光干渉断層撮像装置。
12. 前記第一の光学部材と前記第二の光学部材との間に、光路長調整部を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
13. 前記光路長調整部には、プリズム型のレトロリフレクタが可動に設けられ、
    前記レトロリフレクタの入射面が光軸に垂直な平面に対して傾斜することを特徴とする請求項１２に記載の光干渉断層撮像装置。
14. 前記第一の光学部材と前記第二の光学部材との間に、光量調整部を有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
15. 前記光量調整部には、透過率可変型ＮＤフィルタが設けられ、
    前記透過率可変型ＮＤフィルタの入射面が光軸に垂直な平面に対して傾斜することを特徴とする請求項１４に記載の光干渉断層撮像装置。

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