專利名稱：光斷層影像裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在醫(yī)療或工業(yè)等領域中獲取被檢體的斷層影像時所使用的光斷層影像裝置。
背景技術：
近年來，在對醫(yī)療用和工業(yè)用等的被檢體進行攝像的領域，特別是在電子內視鏡的領域中，使用OCT的方法攝影被檢體的斷層影像的裝置已被周知。
由于基于該OCT的斷層影像裝置，作為檢測光的探針(probe)而使用，因此不存在如以往的X線攝影裝置，被檢體因X線照射而受到輻射的問題，特別是，在被檢體是人體的情況下極為優(yōu)選。另外，不需要像CT或MRI等的大型的裝置，能夠簡易地進行被檢體的檢查，因此能夠減輕被檢者的成本的負擔和體力的負擔，在這方面也為優(yōu)選。
另外，該使用OCT的斷層影像裝置，形成為利用具有寬頻帶的光譜幅的光的低相干性，而得到被檢體的深度方向的各位置的干涉波的信息，因此能夠通過μm級的空間分辨率，而檢測來自被檢體內部的反射光，與以往的X線攝影裝置相比，能夠大幅提高測定分辨率。
使用這種具有多種優(yōu)異特性的OCT的斷層影像裝置，已被公開在例如下述的非專利文獻1等中，另外，還提出了使用具體地進行了各種技術上的工作的OCT的斷層影像裝置(例如，參照專利文獻1等)。
〔專利文獻1〕特開2003-329577號公報〔非專利文獻1〕光學32卷4號(2003)佐藤學、丹野直弘著。
但是，現(xiàn)狀為在關于被檢體的圖像信息的取得速度及其信息量等方面，雖然有一些提案，但還不能用于實用，希望能夠進一步改良。
特別是在將光斷層影像裝置作為醫(yī)療用而使用時，有必要將檢查時對被檢者的肉體和精神的負擔降至最小，為此，希望能夠有以盡可能少的照射次數(shù)而取得多的患部的斷層影像的裝置。
本發(fā)明鑒于這種情形而提出，其目的在于提供一種能夠以極少的照射時間而得到關于被檢體的更多的斷層影像信息的光斷層影像裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明的光斷層影像裝置，具有光源，其射出至少在兩個互相不同的波長頻帶中具有低可干涉性的光；干涉計，其構成為，即將由該光源射出的光束分為兩束，將其中一方照向被檢體，并且將另一方照向參照面，通過將分別從該參照面和該被檢體反射的光束合波，而得到干涉光，并通過光檢測器得到該干涉光的光強度分布；信號處理部，其基于由該干涉計得到的光強度分布信號而得到斷層影像信號；在所述光干涉計中，設有波長選擇元件，其將照射向所述參照面的所述另一方的光束分離，至少使第一波長頻帶的光束和第二波長頻帶的光束不產生相位錯位，并且相對由該波長選擇元件分為兩束后的光束，分別設有所述參照面所形成的反射光學元件；另外，所述信號處理部構成為，在所述光源的每個波長頻帶生成所述斷層影像信號并將其合成信號輸出。
另外，所述光檢測器使用線形圖像傳感器，另外所述干涉計，具有分光所述干涉光的分光光學系統(tǒng)，通過該分光光學系統(tǒng)將該干涉光照向所述線形圖像傳感器，從而將該干涉光分離為所述光源的每個波長頻帶，并能夠照射到所述線形圖像傳感器。
此外，設有能夠將所述各個反射光學元件根據(jù)希望而在各自的光軸上移動的移動結構，并在照射在各個反射光學元件的光的每個波長頻帶，能夠變更由所述參照面反射的參照光束的光程。
根據(jù)本發(fā)明的光斷層影像裝置，能夠以較少的照射時間，高效地取得在從被檢體的表面附近直至深部的深度方向的不同部位中的光斷層影像。
另外，由于將波長頻帶不同的低可干涉光同時照射向被檢體，因此不需要進行對每個波長頻帶切換光源的操作，操作性良好，并且能夠以較少的檢查時間取得比以往更多的光斷層影像信息。
此外，通過調整為每個波長頻帶而設的參照反射鏡的位置，在被檢體相同的部位中，能夠得到各自波長頻帶的反射光，并易于取得該被檢體部位中的分光特性。


圖1是表示本發(fā)明第一實施方式的光斷層影像裝置的概略圖。
圖2是表示在探針中設置轉動機構時的結構剖面圖。
圖3是表示本發(fā)明的第二實施方式的光斷層影像裝置的概略圖。
圖4是表示低可干涉性光源輸出光的輪廓(profile)例的圖。
圖中10、11-低可干涉性光源，21-2×1耦合器，22-2×2耦合器，23、24-參照反射鏡，25、61-準直儀，26-分色鏡，32-GRIN透鏡，33-直角棱鏡，33a-斜面，35-透光窗部，41-光檢測器，62-衍射光柵，63-傅里葉變換透鏡，65-信號處理部。
具體實施例方式
以下參照

本發(fā)明的實施方式的光斷層影像裝置。
圖1是表示本發(fā)明第一實施方式的光斷層影像裝置的概略圖。
本實施方式的光斷層影像裝置，適用于例如醫(yī)療用的內視鏡，并大致被分為光源部、干涉計和信號處理部。
光源部，使用兩個低可干涉性光源10、11而構成。該兩個低可干涉性光源10、11，分別輸出波長頻帶不同的光，例如第一低可干涉性光源10，如圖4所示，在波長λ1處具有峰值并輸出具有給定的光束幅度的低可干涉光，另一方面，第二低可干涉性光源11，在波長λ2(λ1＜λ2)處具有峰值并輸出具有給定的光束幅度的低可干涉光。于是這些第一和第二低可干涉性光源10和11，希望被選定為如圖4所示，其輸出光的輪廓(profile)不相互重復。
干涉計，以所謂的邁克爾遜型干涉儀為整體而構成，具有2×1耦合器21以及2×2耦合器22，其對被作為導光路徑的光纖(圖中粗黑線所示)導入的光束進行分波及/或合波；探針30，其用于取得來自被檢體71的斷層影像信息；作為反射光學元件的兩個參照反射鏡23、24；光檢測器41，其通過后述的分光光學系統(tǒng)將所入射的干涉光進行光電變換。
此外，在2×2耦合器22和兩個參照反射鏡23、24之間的光纖中，連接有準直儀25，并在該準直儀25和第一以及第二參照反射鏡23、24之間，配有作為波長選擇元件的分色鏡26。在此，準直儀25、分色鏡26、和第二參照反射鏡24，被配設在同一光軸上，使從準直儀25射出的光通過分色鏡26的中心，而照射在第二參照反射鏡24的中心上。
另一方面，第一參照反射鏡23，如上所述設在相對于準直儀25和第二參照反射鏡24之間的光軸垂直的方向上。即，第一參照反射鏡23，被設在從準直儀25射出在分色鏡26中以直角被反射的光所照射的位置上。
于是，分別將分色鏡26和第一參照反射鏡23的距離，設為給定值I1，將分色鏡26和第二參照反射鏡24的距離設為給定值I2，而且滿足I1≠I2的關系。如后所述，這是為了實現(xiàn)由以波長λ1為中心的低可干涉光所產生的斷層影像信號，和由以波長λ2為中心的低可干涉光所產生的斷層影像信號的分離。
另一方面，該探針30的形成如圖1所示，作為物鏡光學系統(tǒng)的GRIN透鏡32和直角棱鏡33，與光纖一起被收置于具有可撓性的護套31內，使直角棱鏡33位于探針30的前端側。另外，直角棱鏡33，被設為全反射反射鏡，在其斜面33a中將光路偏向90度而反射，能夠發(fā)揮將來自該直角棱鏡33的一個垂直面的光射出的功能。另外，優(yōu)選為設為GRIN透鏡32的光軸通過直角棱鏡33的斜面33a的中心。
此外，在護套31中，在直角透鏡33所在位置附近的周方向上，形成有透光窗部35，使被直角透鏡33偏向90度的低干涉光能夠照向探針30的外部的被檢體71，并且能夠獲得從被檢體71反射回的后方散射光。
另外，在圖1中為了簡化說明并容易理解，該探針30的構造簡單地在圖中表示，但是實際上，至少配置GRIN透鏡32以及直角棱鏡33的部分，與形成護套31的可撓性材料不同，使用比較剛性的一些材料由與護套31一體形成的大致中空圓筒狀的構件構成，從而發(fā)揮保護GRIN透鏡32和直角透鏡33的功能。
此外還有，在圖1所示的探針30中，可以將直角棱鏡33固定設于探針30內，也可以使探針30自身轉動，但是從操作性等的觀點出發(fā)，更優(yōu)選構成為，如下所述，設置以GRIN透鏡32的光軸為轉動軸的轉動機構，使直角棱鏡33能夠自由轉動。
在圖2中，表示的是用于使直角棱鏡33轉動的轉動機構的構成例，以下參照該圖說明該轉動結構。
在該構成例中，在探針30內，螺旋彈簧36與GRIN透鏡32的直角棱鏡33所在的部位相反一側的部位相接，并連續(xù)地收納在直至探針30的末端側，GRIN透鏡32和直角棱鏡33與光纖束37成為一體，并能夠以GRIN透鏡32的光軸為中心轉動。
即，光纖束37與固定于探針30的末端部的插頭45連接，在該插頭45中旋轉操作部46，在形成于轉動操作部46的插孔48中通過螺紋連接而固定。
旋轉操作部46，在其兩端部形成有插孔48、49，并且在其外周部設有操作環(huán)47。于是，一方面，前端側的插孔48，如前所述與設于護套31的末端部插頭45相連接，另一方面，另一插孔49通過光纖而連接在2×2耦合器22上。因此，通過使操作環(huán)47轉動，螺旋彈簧36、光纖束37、GRIN透鏡32以及直角棱鏡33成為一體，而能夠以GRIN32的光軸為中心轉動。另外，此時，伴隨著直角透鏡33的轉動，為了使來自探針30的周方向的任意部位的光可以出入，透光窗部35可以在周方向上多個或連續(xù)地形成。
干涉計，進一步，備置了具有下述的結構而形成的分光光學系統(tǒng)，由2×2耦合器22所得的干涉光通過該分光光學系統(tǒng)被導向光檢測器41。
即，分光光學系統(tǒng)，其構成為具有準直儀61；衍射光柵62；傅里葉變換透鏡63。干涉光通過光纖從前邊2×2耦合器22導入到準直儀61。干涉光由準直儀61而形成平行光，并照向反射型的衍射光柵62。
衍射光柵62被設于傅里葉變換透鏡63的前側焦點位置，來自衍射光柵62的衍射光，透過傅里葉變換透鏡63，而照射在傅里葉變換透鏡63的后段的、設于僅離開焦點距離f的位置的光檢測器41上。另外，光檢測器41，是例如所謂的線形圖像傳感器較為合適。
這里，來自衍射光柵62的衍射光通過基于傅里葉變換透鏡63的傅里葉變換作用，從而使得被檢光和參照光在光譜區(qū)域上重合，并在光檢測器41上形成伴隨著光波干涉的干涉光譜。即，換而言之，被檢測光和參照光的結合能量譜入射到光檢測器41上。
光檢測器41的輸出，被輸入到信號處理部65。在信號處理部65中，對于來自光檢測器41的輸入信號，進行用于得到反映被檢體71的深度方向信息的一維斷層影像信號所必要的信號處理，從而從信號處理部65，能夠得到關于低可干涉光所照射的被檢體71的部位的斷層影像信號。于是，在未圖示的公知·周知的圖像處理部中，通過對如此得到的斷層影像信號，進行用于斷層影像信號的生成的必要的處理，由此能夠向未圖示的顯示裝置顯示斷層影像。
接下來，對實施方式裝置的整體的作用進行說明。
若來自第一和第二低可干涉性光源10、11的低可干涉性光同時射出，則射出光在2×1耦合器21中被合波，并被傳向2×2耦合器22，這里，傳向探針30的光，被分為兩束傳向參照反射鏡23、24的光。
被傳向探針30的光，被導向GRIN透鏡32，并通過該GRIN透鏡32入射到直角棱鏡33上，由直角棱鏡33的斜面33a偏向90度，通過透過窗部35照向探針30外部的被檢體71。即，中心波長λ1的低可干涉光和中心波長λ2的低可干涉光同時照向被檢體71。
如此照射在被檢體71上的波長頻帶不同的光，進入到被檢體71的內部，并根據(jù)波長頻帶各自到達不同的深度位置，主要在折射率分布不連續(xù)的各斷層邊界部，分別使后方散射光生成。在被檢體71的不同深度位置，在深度方向的各斷層邊界部生成的各個后方散射光，具有一些相干性，其作為被檢光與照射路徑相反而前進，通過探針30的透光窗部35再次返回到直角棱鏡33的斜面33a，其被90度偏向后通過GRIN棱鏡32和光纖而返回到2×2耦合器22。
另一方面，在前邊的2×2耦合器22中被2分的另一方的光束，在準直儀25中形成平行光后照向分色鏡26。于是，在分色鏡26中，通過其分光特性，中心波長λ1的低可干涉光相對于該照射方向偏向90度照向第一參照反射鏡23，另一方面中心波長λ2的低可干涉光透過分色鏡26而直進，照向第二參照反射鏡24。
于是，分別在各第一和第二參照反射鏡23、24中，所照射的光在其反射面中以與入射方向相反的方向被反射，并作為參照光與入射路徑相反而前進。即，來自第一參照反射鏡23的參照光，在分色鏡26中再次被偏向90度而到達準直儀25，另一方面，來自第二參照反射鏡24的參照光透過分色鏡26而到達準直儀25。雙方的參照光被傳送到2×2耦合器22。
如此被傳送到2×2耦合器22的被檢光以及照射光，在該2×2耦合器22中被互相合波，但是由于被合波后的兩波其干涉長極短，因此僅在各個的光延遲量大致相等的情況下干涉。這里分別將第一參照反射鏡23和分色鏡26的距離I1，和第二反射鏡24和分色鏡26的距離I2，設定為不同的特定值(I1≠I2)。因此，在以波長λ1為中心的被檢光和來自第一參照反射鏡23的參照光之間產生的干涉光，與在以波長λ2為中心的被檢光和來自第二參照反射鏡24的參照光之間產生的干涉光，分別成為被檢體71的不同深度位置的信息。
如此而在2×2耦合器22中得到的干涉光，通過光纖而被傳向準直儀61。
被傳向準直儀61的干涉光，在這里形成平行光而照向衍射光柵62。入射到衍射光柵62的干涉光，被波長分離而反射向傅里葉變換透鏡63。即，例如中心波長λ1的干涉光從傅里葉變換透鏡63的光軸向上側，且中心波長λ2的干涉光從傅里葉變換透鏡63的光軸向下側，如此各自被分散后，向傅里葉變換透鏡63入射。
于是，入射到傅里葉變換透鏡63的中心波長λ1的干涉光和中心波長λ2的分別的干涉光，接受傅里葉變換透鏡63的傅里葉變換作用而照向光檢測器41。
光檢測器41使用例如線形圖像傳感器，但是如先前所述，因為中心波長λ1的干涉光，從傅里葉變換透鏡63的光軸向上側，還有中心波長λ2的干涉光從傅里葉變換透鏡63的光軸向下側，如此各自被分散，因此，以如下方式使干涉光在干涉光的每個波長頻帶入射在線形圖像傳感器的不同部位，即使中心波長λ1的干涉光入射到從線形圖像傳感器的中央的上側一半，而使中心波長λ2的干涉光入射到從線形圖像傳感器的中央的下側一半。
被入射到光變換器41的光，根據(jù)每個光譜的光強度信號(光譜干涉條紋)而被光電變換，并輸入到信號處理部65。這里，對應于干涉光以如上所述方式被分離到每個波長頻帶而照向光檢測器42，來自光變換器41的輸出信號在每個波長頻帶獨立地輸出。
于是，在信號處理部65中，為了得到在每個波長頻帶反映被檢體71的深度方向的信息的一維斷層影像信號，而實施必要的信號處理，由此能夠得到關于中心波長λ1的一維斷層影像信號(參照圖1的帶有符號I的波形圖)和關于中心波長λ2的一維斷層影像信號(參照圖1的帶有符號II的波形圖)。此外，在信號處理部65中，波長頻帶不同的這兩種的一維斷層影像信號被相互疊加，作為一個斷層影像信號(圖1的符號III)而輸出，該信號被輸入到未圖示的圖像處理裝置。
在未圖示的圖像處理裝置中，在被檢體71的不同深度位置，即使有同時入射的斷層影像信號，根據(jù)波長頻帶的不同而分離成為可識別的信號，因此能夠同時表示各自的圖像。
另外，在該第一實施方式中，也可以構成為替換2×2耦合器22而使用循環(huán)器(circulator)。另外，雖然作為波長選擇元件使用分色鏡26，但是當然并不僅限于此，也可以構成為使用具有同樣功能的其他光學元件。
在圖3中示出了使第一和第二參照反射鏡23、24分別可以在光軸方向上移動的情況的第二實施方式的光斷層影像裝置的結構例，以下參照該圖說明該第二實施方式。另外，對于與上述的第一實施方式的光斷層影像裝置相同的結構要素，標注相同符號并省略其詳細的說明，以下以不同點為中心進行說明。
在該第二實施方式的光斷層影像裝置中，形成為第一、第二參照反射鏡23、24可在各自的光軸上移動。這里用于使參照反射鏡23、24移動的移動機構(未圖示)，是已被用于現(xiàn)有裝置的充分公知·周知的機構。
在所述機構中，通過使第一、第二參照反射鏡23、24，在各自的光軸方向移動，從而能夠分別得到，在對應于該移動位置的被檢體71的深度方向的位置中的中心波長λ1的干涉信息和中心波長λ2的干涉信息。
此外，在該第二實施方式中，特別是將第一以及第二參照反射鏡23、24與分色鏡26的距離設定為相同的情況下，能夠分別得到在被檢體71的深度方向的同一位置中的中心波長λ1的干涉信息和中心波長λ2的干涉信息。即，能夠得到在被檢體71的深度方向的希望部位中的分光特性，通過分析該分光特性，而能夠得知被檢體71的各種狀態(tài)。另外，在圖3中，作為信號處理部65的輸出信號波形圖，概念性地表示了將第一和第二參照反射鏡23、24與分色鏡26的距離設定為相同時的波形圖。
另外，在第一和第二實施方式中，任一被檢體71均不限于人體，可以是其他的光侵入其內部并得到來自內部各位置的反射光的各種組織。
在上述的任何實施方式中，雖然光源部被設為兩個獨立的低可干涉性光源10、11，但是也可以構成為使用各自波長頻帶不同的兩個以上的獨立的低可干涉性光源，還可以構成為，即將波長選擇元件設為與其波長頻帶數(shù)相應的元件，并根據(jù)波長頻帶數(shù)設置參照反射鏡。此外，當然也可以構成為使用能夠同時輸出多個不同波長頻帶的低可干涉光的一個光源。
作為如本申請發(fā)明的使用多個光源的光斷層影像裝置的例子，是如例如特開2003-254898號公報和特開2003-307485號公報所公開的技術，但是任一在使用光源這一點上，雖然與本發(fā)明如出一轍，但是所提出的為了達到得到比通過得到多個光源的合成光而使用單個光源的情況更短的干涉長的低可干涉光為目的的方法，和通過波長頻帶不同的低可干涉光，同時得到來自被檢體的不同深度部位的干涉光信息，或者得到基于來自被檢體同一深度部位的不同波長信息的有用的分光特性信息的本發(fā)明的思想完全不同，也對本發(fā)明的技術思想沒有任何的暗示。
權利要求
1.一種光斷層影像裝置，其特征在于，具有光源，其射出至少在兩個互相不同的波長頻帶中具有低可干涉性的光；干涉計，其構成為將從該光源射出的光束分成二束，將其中一方照向被檢體，并且將另一方照射向參照面，通過將從該參照面和該被檢體各自反射的光束合波，而得到干涉光，并通過光檢測器得到該干涉光的光強度分布；信號處理部，其基于由該干涉計所得到的光強度分布信號而得到斷層影像信號；在所述光干涉計中，設有波長選擇元件，并且相對由該波長選擇元件分成二份后的光束，分別設置形成有所述參照面的反射光學元件，所述波長選擇元件將照射向所述參照面的所述另一方的光束分離，至少使第一波長頻帶的光束和第二波長頻帶的光束不產生相位錯位；另外，所述信號處理部構成為，在所述光源的每個波長頻帶生成所述斷層影像信號并輸出其合成信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的光斷層影像裝置，其特征在于，所述光檢測器使用線形圖像傳感器；另外，所述干涉計，具有分光所述干涉光的分光光學系統(tǒng)，并通過該分光光學系統(tǒng)將該干涉光照射向所述線形圖像傳感器，從而將該干涉光在所述光源的每個波長頻帶進行分離，并能夠照射到所述線形圖像傳感器。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的光斷層影像裝置，其特征在于，設有能夠將所述各個反射光學元件，根據(jù)希望而在各自的光軸方向上移動的移動機構，并按照射在各個反射光學元件的光的每個波長頻帶，能夠變更由所述參照面反射的參照光束的光程。
全文摘要
本發(fā)明公開一種光斷層影像裝置，其光源部使用波長頻帶互相不同并可同時射出的兩個低可干涉光源(10、11)，該射出光，被2分為通過2×2耦合器(22)經由探針(30)而照射向被檢體(71)的光束，和照射向為每個波長頻帶所設置的參照反射鏡(23、24)的光束。照射向參照反射鏡(23、24)的光束通過分色反射鏡(26)而被分光，并作為參照光再次返回到2×2耦合器(22)，與來自被檢體(71)的被檢光合波。其后通過分光光學系統(tǒng)，而照射向光檢測器(41)，并通過在信號處理部(65)中作信號處理，得到有關被檢體(71)的不同部位的光斷層影像。從而能夠以極少的照射時間取得有關被檢體的更多的斷層影像信息。
文檔編號A61B6/03GK1785122SQ200510129539
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月6日 優(yōu)先權日2004年12月6日
發(fā)明者藤田寬 申請人:富士能株式會社