(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022155351
(43)【公開日】2022-10-13
(54)【発明の名称】ＯＣＴ装置
(51)【国際特許分類】
A61B 3/10 20060101AFI20221005BHJP
【ＦＩ】
A61B3/10 100
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021058799
(22)【出願日】2021-03-30
(71)【出願人】
【識別番号】000135184
【氏名又は名称】株式会社ニデック
(72)【発明者】
【氏名】馬野 博之
【テーマコード（参考）】
4C316
【Ｆターム（参考）】
4C316AA01
4C316AA03
4C316AA05
4C316AA08
4C316AA09
4C316AB03
4C316AB11
4C316AB16
4C316FY05
(57)【要約】
【課題】 温度変化による感度性能の低下を適切に抑制できるＯＣＴ装置を提供すること。
【解決手段】 被検眼のＯＣＴデータを取得するためのＯＣＴ光学系と、前記ＯＣＴ光学系に設けられた分光光学系であって、被検眼に照射した測定光の戻り光と参照光との干渉光の光路上に第１光学素子と第２光学素子とを有し、前記干渉光を分光検出する分光光学系と、前記第１光学素子を保持する第１部材、前記第２光学素子を保持する第２部材、および、前記第１部材と前記第２部材との両方に固定される第３部材と、を有する光学マウントと、を備え、前記光学マウントは、前記光学マウントの熱変形に起因する前記第１光学素子および前記第２光学素子の保持間隔の変位を、前記第１部材、前記第２部材および前記第３部材の熱変形において前記第１部材、前記第２部材および前記第３部材の間で相殺させる。
【選択図】図８
【解決手段】 被検眼のＯＣＴデータを取得するためのＯＣＴ光学系と、前記ＯＣＴ光学系に設けられた分光光学系であって、被検眼に照射した測定光の戻り光と参照光との干渉光の光路上に第１光学素子と第２光学素子とを有し、前記干渉光を分光検出する分光光学系と、前記第１光学素子を保持する第１部材、前記第２光学素子を保持する第２部材、および、前記第１部材と前記第２部材との両方に固定される第３部材と、を有する光学マウントと、を備え、前記光学マウントは、前記光学マウントの熱変形に起因する前記第１光学素子および前記第２光学素子の保持間隔の変位を、前記第１部材、前記第２部材および前記第３部材の熱変形において前記第１部材、前記第２部材および前記第３部材の間で相殺させる。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被検眼のＯＣＴデータを取得するためのＯＣＴ光学系と、
前記ＯＣＴ光学系に設けられた分光光学系であって、被検眼に照射した測定光の戻り光と参照光との干渉光の光路上に第１光学素子と第２光学素子とを有し、前記干渉光を分光検出する分光光学系と、
前記第１光学素子を保持する第１部材、前記第２光学素子を保持する第２部材、および、前記第１部材と前記第２部材との両方に固定される第３部材と、を有する光学マウントと、を備え、
前記光学マウントは、前記光学マウントの熱変形に起因する前記第１光学素子および前記第２光学素子の保持間隔の変位を、前記第１部材、前記第２部材および前記第３部材の熱変形において前記第１部材、前記第２部材および前記第３部材の間で相殺させる、ＯＣＴ装置。
前記ＯＣＴ光学系に設けられた分光光学系であって、被検眼に照射した測定光の戻り光と参照光との干渉光の光路上に第１光学素子と第２光学素子とを有し、前記干渉光を分光検出する分光光学系と、
前記第１光学素子を保持する第１部材、前記第２光学素子を保持する第２部材、および、前記第１部材と前記第２部材との両方に固定される第３部材と、を有する光学マウントと、を備え、
前記光学マウントは、前記光学マウントの熱変形に起因する前記第１光学素子および前記第２光学素子の保持間隔の変位を、前記第１部材、前記第２部材および前記第３部材の熱変形において前記第１部材、前記第２部材および前記第３部材の間で相殺させる、ＯＣＴ装置。
【請求項2】
前記分光光学系は、
前記干渉光を導入する入射端、
前記入射端から照射される干渉光をコリメートするコリメートレンズ、
コリメートされた干渉光をスペクトル波長毎に分光する分散素子、
２つの結像レンズを有し、スペクトル波長毎の干渉光を前記２つの結像レンズによって撮像面に結像させる結像系、
および、撮像面に配置され、前記干渉光を検出する受光素子、を備え、
前記光学マウントは、前記第１光学素子および前記第２光学素子として、前記入射端と前記コリメートレンズ、または、前記結像系に含まれる２つの結像レンズ、を保持する請求項１記載のＯＣＴ装置。
前記干渉光を導入する入射端、
前記入射端から照射される干渉光をコリメートするコリメートレンズ、
コリメートされた干渉光をスペクトル波長毎に分光する分散素子、
２つの結像レンズを有し、スペクトル波長毎の干渉光を前記２つの結像レンズによって撮像面に結像させる結像系、
および、撮像面に配置され、前記干渉光を検出する受光素子、を備え、
前記光学マウントは、前記第１光学素子および前記第２光学素子として、前記入射端と前記コリメートレンズ、または、前記結像系に含まれる２つの結像レンズ、を保持する請求項１記載のＯＣＴ装置。
【請求項3】
前記光学マウントとして、別体に形成された第１光学マウントおよび第２光学マウントを備え、
前記第１光学マウントは、前記入射端と前記コリメートレンズとを、前記第１光学素子および前記第２光学素子として保持し、
前記第２光学マウントは、前記２つの結像レンズを前記第１光学素子および前記第２光学素子として保持する、請求項２記載のＯＣＴ装置。
前記第１光学マウントは、前記入射端と前記コリメートレンズとを、前記第１光学素子および前記第２光学素子として保持し、
前記第２光学マウントは、前記２つの結像レンズを前記第１光学素子および前記第２光学素子として保持する、請求項２記載のＯＣＴ装置。
【請求項4】
前記第１光学素子は前記第２光学素子よりも前記分光光学系における上流側に位置し、
前記第１部材と前記第３部材との固定位置が前記第２部材と前記第３部材との固定位置よりも前記分光光学系における下流側に位置するように、前記第３部材は、前記第１部材と前記第２部材とそれぞれに固定される、請求項１から３のいずれかに記載のＯＣＴ装置。
前記第１部材と前記第３部材との固定位置が前記第２部材と前記第３部材との固定位置よりも前記分光光学系における下流側に位置するように、前記第３部材は、前記第１部材と前記第２部材とそれぞれに固定される、請求項１から３のいずれかに記載のＯＣＴ装置。
【請求項5】
装置周囲の温度が温度Ｔから温度Ｔａへと変化する場合の前記第１光学素子と前記第２光学素子との距離の変化の許容誤差をＥ、前記第１部材、前記第２部材、および、前記第３部材の光軸方向の熱膨張に影響する寸法をＤｘ，Ｄｙ，Ｄｚとすると、熱膨張率の差を利用することによって、
｜Ｄｘ・β１（Ｔａ－Ｔ）＋Ｄｙ・β２（Ｔａ－Ｔ）－Ｄｚ・β３（Ｔａ－Ｔ）|＜|Ｅ|
となるように前記第１部材、前記第２部材、および、前記第３部材の材料、および、前記寸法Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚが決定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のＯＣＴ装置。
｜Ｄｘ・β１（Ｔａ－Ｔ）＋Ｄｙ・β２（Ｔａ－Ｔ）－Ｄｚ・β３（Ｔａ－Ｔ）|＜|Ｅ|
となるように前記第１部材、前記第２部材、および、前記第３部材の材料、および、前記寸法Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚが決定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のＯＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ＯＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
眼科分野では、被検眼の組織の断層画像を撮影する装置である、光干渉断層計（Optical Coherence Tomography：OCT）が知られている。
【0003】
ＯＣＴデータを得る方式として、いくつかの方式が存在している。現状は、スペクトラルドメイン方式を採用した装置（ＳＤ－ＯＣＴ；Spectral-domain OCT）が、広く眼科施設に普及している。
【0004】
ＳＤ－ＯＣＴは、広帯域なＯＣＴ光源と、スペクトロメータとしての分光光学系を備える。ＳＤ－ＯＣＴでは、被検眼へ照射された測定光の戻り光と参照光との干渉光が、分光光学系によってスペクトル信号（スペクトル干渉信号）として検出される。スペクトル干渉信号が処理された結果として、被検眼の深さ方向の情報としてＯＣＴデータが取得される。
【0005】
このとき、分光光学系は、グレーティングと呼ばれる光学素子、および、リニアイメージセンサ等の受光素子の他に、干渉光をコリメートしてグレーティングに導くためのコリメート系、および、グレーティングからの干渉光を受光素子上で結像させる結像系、を備える。
【0006】
また、特許文献１には、分光光学系における光路長の熱による変化を抑制するための機構が開示されている。特許文献１に開示される分光光学系には、熱に応じて変形しても分光光学系の光路長の全長についての変化を抑制する、分光光学系の保持部が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０１０－０３５９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
depth rangeと呼ばれる深さ方向の撮影範囲を広げるために、より高画素な受光素子を用いる場合、分光光学系における光路長の全長の変化を抑制するだけでは、分光光学系の撮像面における干渉光のスポットサイズの温度変化を適正に抑制できず、温度変化による感度性能の低下が生じる。
【0009】
これに対し、本開示は従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、温度変化による感度性能の低下を適切に抑制できる、ＯＣＴ装置を提供することを技術課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の第１態様に係るＯＣＴ装置は、被検眼のＯＣＴデータを取得するためのＯＣＴ光学系と、前記ＯＣＴ光学系に設けられた分光光学系であって、被検眼に照射した測定光の戻り光と参照光との干渉光の光路上に第１光学素子と第２光学素子とを有し、前記干渉光を分光検出する分光光学系と、前記第１光学素子を保持する第１部材、前記第２光学素子を保持する第２部材、および、前記第１部材と前記第２部材との両方に固定される第３部材と、を有する光学マウントと、を備え、前記光学マウントは、前記光学マウントの熱変形に起因する前記第１光学素子および前記第２光学素子の保持間隔の変位を、前記第１部材、前記第２部材および前記第３部材の熱変形において前記第１部材、前記第２部材および前記第３部材の間で相殺させる。
【発明の効果】
【0011】
本開示によれば、温度変化による感度性能の低下を適切に抑制できるＯＣＴ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】ＯＣＴ装置の全体構成を示す図である。
【図2】前眼部ＯＣＴを撮影する際の全体構成を示す図である。
【図3】分光光学系の詳細構成を示す図である。
【図4A】ソース帯域幅（光源由来のスペクトル分布の物理的な幅）に対し、撮像素子の受光幅が狭い場合を示した図である。
【図4B】ソース帯域幅（光源由来のスペクトル分布の物理的な幅）に対し、撮像素子の受光幅がバランスしている場合を示した図である。
【図5】ＦＤ－ＯＣＴにおける感度減衰Ｒ（ｚ）とdepth rangeとの関係を示したグラフである。
【図6】depth range3mm，4.2mmとのそれぞれの場合における感度減衰曲線を示したグラフである。
【図7A】眼底ＯＣＴ画像を示した図である。
【図7B】前眼部ＯＣＴ画像を示した図である。
【図8】分光光学系を固定保持ユニットと共に示した図である。
【図9】第１，第２光学マウントの構造を概略的に示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照しつつ、本開示に係るＯＣＴ装置の例示的な実施形態を説明する。実施形態に係るＯＣＴ装置１は、ＳＤ－ＯＣＴ（Spectral-domain OCT）である。ＯＣＴ装置１は、被検眼のＯＣＴデータを取得する。本実施形態のＯＣＴ装置１では、眼底のＯＣＴデータと、前眼部のＯＣＴデータとが、選択的に撮影される。図１に示すように、ＯＣＴ装置１は、制御部７０を有してもよく、制御部７０によって、眼底撮影モードと前眼部撮影モードとの間で撮影モードが切り換えられてもよい。眼底撮影モードでは眼底ＯＣＴが撮影され、前眼部撮影モードでは前眼部ＯＣＴが撮影される。
【0014】
はじめに、図１を参照し、本実施形態に係るＯＣＴ装置１の光学系の概略構成を説明する。図１に示すように、ＯＣＴ装置１は、ＯＣＴ光学系（干渉光学系）１００を備える。追加的に、ＯＣＴ装置１は、導光光学系２００、および、光路長調整部、を備えてもよい。
【0015】
実施形態に係るＯＣＴ光学系１００は、少なくとも分光光学系２０を備える。追加的に、ＯＣＴ光学系１００は、ＯＣＴ光源１１、光分割器１５、および、参照光学系３０を備えてもよい。図１に示すように、各部は導光路としての光ファイバ１７ａ～１７ｄによって接続される。
【0016】
ＯＣＴ光学系１００は、被検眼へ照射された測定光の戻り光と参照光とのスペクトル干渉信号を、分光光学系２０によって検出する。スペクトル干渉信号が画像処理器によって演算処理されることで、被検眼のＯＣＴデータが取得（生成）される。
【0017】
本実施形態のＯＣＴ光源１１は、低コヒーレントかつ広帯域な光を出射する。例えば、ＯＣＴ光源１１はＳＬＤ光源であって、ＯＣＴ光源１１から発せられる光は、近赤外光であってもよい。一例として、中心波長８８０ｎｍの光がＯＣＴ光源１１から照射されてもよい。
【0018】
光分割器１５は、ＯＣＴ光源１１からの光を、測定光と参照光とに分割する。図１において、光分割器１５はファイバカップラとして示す。図１に示すように、測定光は、導光光学系４０を介して被検眼に照射される。また、被検眼の戻り光が、導光光学系４０を遡って、分光光学系２０に導かれる。参照光は、参照光学系３０を経て分光光学系２０へ導かれる。なお、図１において、測定光の戻り光と参照光とは、カップラ（例えば、図１においては光分割器１５）で合波され、その後、分光光学系２０へ導かれる。
【0019】
導光光学系４０は、図１に示すように、光スキャナ４１および対物光学系４５等を備えてもよい。光スキャナ４１は、被検眼の組織上で測定光を走査するために利用される。光スキャナ４１によって走査される測定光が、対物光学系４５を介して被検眼の組織上で走査される。
【0020】
眼底ＯＣＴを取得する際には、図１に示すように、対物光学系４５を介した測定光は１点（旋回点という）を中心に旋回されてもよい。アライメントによって旋回点が前眼部に配置されることで、眼底ＯＣＴが取得される。
【0021】
前眼部ＯＣＴを取得する際には、図２に示すように、対物光学系４５と被検眼Ｅとの間に前眼部アタッチメント５０（アタッチメントレンズ５０ａ）が挿入されてもよい。これにより、眼底ＯＣＴを取得する場合と、前眼部ＯＣＴを取得する場合との間で測定光の走査態様が変更されてもよい。アタッチメントレンズ５０ａが挿入されることで、テレセントリックに測定光が照射されて前眼部ＯＣＴが取得される。
【0022】
光路長調整部は、測定光と参照光との光路長差を調整する。眼底ＯＣＴを撮影する場合は、被検眼毎の眼軸長の個人差に応じて光路長差が補正されてもよい。また、前眼部ＯＣＴを撮影する場合は、予め定められた値に調整されてもよい。光路長調整部は、測定光路および参照光路のうち少なくともいずれかの光路長を変更する。図１では導光光学系４０におけるファイバの出射端を光軸方向に移動させることによって、光路長が変更される。
【0023】
＜分光光学系＞
本実施形態の分光光学系２０はスペクトロメータとして利用される。分光光学系２０は、測定光の戻り光と参照光との干渉光を分光検出する。つまり、分光光学系２０は、干渉光を周波数成分に分光し、周波数毎の干渉信号を検出する。
本実施形態の分光光学系２０はスペクトロメータとして利用される。分光光学系２０は、測定光の戻り光と参照光との干渉光を分光検出する。つまり、分光光学系２０は、干渉光を周波数成分に分光し、周波数毎の干渉信号を検出する。
【0024】
図３に示すように、本実施形態において、分光光学系２０は、コリメート系２２、グレーティング（分散素子）２４、結像系２５、および、撮像素子（受光素子の一例）２６を備える。追加的に、本実施形態の分光光学系２０は、折り曲げミラー２３を備える。
【0025】
但し、分光光学系は、光路を折り曲げるためのミラーは必ずしも配置されていなくてもよい。例えば、光軸と交差する方向に関する寸法は、光路が折り曲げられないほうが有利となる。
【0026】
測定光の戻り光と参照光との合成光束は、入射端２１を介して分光光学系２０に導かれる。ここでいう、入射端２１は分光光学系２０における見かけ上の干渉光の点光源となる。例えば、ファイバ１７ｂの端部が入射端２１として利用され得る。
【0027】
コリメート系２２は、入射端２１からの干渉光をコリメートする。図３において、コリメート系２２の焦点位置（物体側焦点位置）には入射端２１が配置される。図３において、コリメートされた干渉光は、ミラー２３によって折り曲げられて、グレーティング２４に照射される。図３では、コリメート系２２が、レンズ２２ａ（コリメートレンズ）によって形成されている。
【0028】
ミラー２３は、干渉光を９０°以上の角度で折り曲げる。これにより、分光光学系２０の収容寸法が小型化される。ミラー２３は、コリメート系２２とグレーディング２４との間に配置される。つまり、干渉光がコリメートされた領域に配置される。
【0029】
グレーディング２４は、干渉光を分光する。図３に示すように、グレーディング２４は透過型の光学素子（例えば、回折格子）であってもよい。但し、グレーディング２４は、反射型の光学素子に置き換えられてもよい。干渉光は、撮像素子２６において画素が並べられた方向と一致する方向に、グレーディング２４によって分光される。
【0030】
分光された干渉光は、結像系２５に入射される。その結果、干渉光は、結像系２５を介することで、撮像面において結像される。なお、図３においては、レンズ２５ａとレンズ２５ｂとの２つのレンズによって結像系２５は構成されている。但し、これは一例であって、結像系２５には種々の代替的な構成を採用できる。
【0031】
撮像素子２６は、画素（素子）が一次元方向に配列されたラインセンサ（一次元撮像素子）である。撮像素子２６は撮像面上、換言すれば、結像系２５の焦点距離（像側焦点距離）の位置に配置される。
【0032】
分光光学系２０の光路のうち、コリメート系２２とグレーディング２４との間隔は性能に関係無いため、任意の値とすることができる。よって、分光光学系２０の全長は、実質的には、コリメート系２２の焦点距離ｆ１および結像系２５の焦点距離ｆ２が支配的である。なお、本実施形態において、コリメート系２２の焦点距離ｆ１および結像系２５の焦点距離ｆ２を能動的に変化させるための機構を装置は備えない。つまり、ｆ１およびｆ２は、いずれも固定である。つまり、本実施形態において、眼底ＯＣＴと前眼部ＯＣＴとをそれぞれ取得するときにスペクトロメータの条件は変化しない。
【0033】
ここで、ＳＤ－ＯＣＴにおける深さ方向分解能と、撮影される深さ範囲（depth range）との関係を説明する。なお、特に断りが無い限り、本実施形態におけるdepth rangeは、ゼロディレイを撮影範囲の一端としたときの他端までの深さである。つまり、本実施形態では、フルレンジ化技術に依らない光学系設計に基づく値を指す。
【0034】
まず、ＯＣＴにおける深さ方向の分解能は、次の関係式で表すことができる。
【0035】
【数1】
【0036】
但し、δｚは深さ方向の分解能、ｎは屈折率、Δλは総受光幅（スペクトル分布における半値全幅）、をそれぞれ示している。
【0037】
また、深さ方向の撮影範囲(depth range)は、数２～数３示す関係式で表すことができる。
【0038】
【数2】
【0039】
【数3】
【0040】
【数4】
【0041】
但し、ｚmaxはdepth range、Ｎは撮像素子における素子数、λ０は測定光の中心波長、ａはグレーティングの格子定数、ｄλはサンプリング波長幅、Δｘは撮像素子における一素子幅、θはグレーティングにおける回折角、ｍは回折次数、ｆ２は結像系の焦点距離、をそれぞれ示している。数２～数４からは、depth range ｚmaxは、結像系の焦点距離ｆ２と比例することが看て取れる。また、depth range ｚmaxは、画素数Ｎと比例し、一素子幅Δｘと反比例するから、撮像素子の高画素化によって、depth range ｚmaxは増加することが看て取れる。
【0042】
ここで、ＳＤ－ＯＣＴでは、結像系による結像面上では、干渉光のスペクトルが一方向に分布している。光源性能に由来した干渉光の分布の幅をソース帯域幅と称する。
【0043】
図４Ａに示すように、ソース帯域幅に対して、撮像素子によって検出される信号範囲が狭ければ、総受光幅Δλは小さくなり、深さ方向の分解能は低下する（δｚが大きな値になる）。一方で、撮像素子は高密度に信号をサンプリングするため、サンプリング幅ｄλは小さくなる。よって、depth range ｚmaxは増大される。
【0044】
図４Ｂでは、ソース帯域におけるスペクトル分布の幅に対して、撮像素子によって検出される信号範囲のバランスがとれている。従って、図４Ａの場合に比べて、深さ方向の分解能は向上するものの、depth range ｚmaxは狭くなる。
【0045】
以上の検討の結果、従来設計と同様に眼底ＯＣＴに適した分解能（好ましくは、７μｍ以下）を維持しつつも、前眼部ＯＣＴに適した従来設計よりも広いdepth rangeを実現するためには、撮像素子の高画素化と共に、結像系の焦点距離ｆ２を十分に長大化させることが必要となる。その際、角膜厚、および、前房深度は、それぞれ、０．５ｍｍおよび２～３ｍｍ程度であるから、角膜頂点から水晶体前嚢までを撮影可能なdepth rangeとしては、好ましくは４ｍｍ以上である。
【0046】
ところで、スペクトロメータにおいて、分光された状態の干渉光は撮像面上で有限のスポットサイズで結像するものと考えることができる。一素子幅Δｘに対してスポットサイズが大きい場合ほど、周波数毎の干渉信号を分解できずに、結果として、感度減衰が生じると考えられる。このとき、高周波領域側ほど（つまり、ゼロディレイから離れた位置ほど）、感度の低下は大きくなることが知られている。スポットサイズは、結像系の焦点距離ｆ２に対して、コリメート系の焦点距離ｆ１が同じか、それよりも長い場合に最小化される。
【0047】
これに対し、本実施形態では、コリメート系２２の焦点距離ｆ１が、結像系２５の焦点距離ｆ２に対して短い。つまり、ｆ１＜ｆ２である。従って、スポットサイズは最小化されない。
【0048】
ところで、感度減衰については、以下のように、depth range ｚmaxを用いた関係式として表すことができる。
【0049】
【数5】
【0050】
但し、Ｒ（ｚ）は感度減衰、ｚは深さ位置、ωは角周波数、をそれぞれ示している。
【0051】
図５に示すように、ｚmaxとＲ（ｚ）との関係に着目すると、区間毎に以下の１）～３）の特徴が見て取れる。
１）原点付近の区間Ａでは、ｚmaxに応じた変化はほぼ無い。
２）区間Ａに対して値の大きな区間ＢではｚmaxとＲ（ｚ）との間に正の相関がある。但し、変極点を経てＲ（ｚ）の傾きは減少傾向に転じる。
３）区間Ｃでは、Ｒ（ｚ）は有限の値へ漸近する。ｚmaxに応じた変化は、ほぼ無くなる。
１）原点付近の区間Ａでは、ｚmaxに応じた変化はほぼ無い。
２）区間Ａに対して値の大きな区間ＢではｚmaxとＲ（ｚ）との間に正の相関がある。但し、変極点を経てＲ（ｚ）の傾きは減少傾向に転じる。
３）区間Ｃでは、Ｒ（ｚ）は有限の値へ漸近する。ｚmaxに応じた変化は、ほぼ無くなる。
【0052】
従って、一部の区間（区間Ｂ）に限って、depth range ｚmaxを拡張したときに感度減衰が抑制される。このため、当該区間であれば、depth range ｚmaxのスポットサイズが最小されないことで生じる感度減衰への影響の少なくとも一部を、depth range ｚmaxを拡張することによって相殺できると考えられる。
【0053】
次に、図６に、depth range ３ｍｍと４．２ｍｍとの２種類についての、当該式に基づくシミュレーション結果である感度減衰曲線を示す。但し、図６におけるそれぞれの感度減衰曲線は、いずれもスポットサイズが最小化された状態を前提とする。
【0054】
図６からは、depth range ３ｍｍと４．２ｍｍとの間では、depth rangeが大きくなるほど、感度減衰のスロープが緩やかになることが看て取れる。例えば、図６においては、depth range ３ｍｍのグラフにおける３ｍｍでの位置での性能と、depth range４．２ｍｍのグラフにおける４．２ｍｍでの性能は同等である。
【0055】
シミュレーション結果から、depth rangeを、従来のＳＤ－ＯＣＴの範囲から、角膜頂点から水晶体前嚢までをワンショットで撮影するために要求される範囲へと拡張する場合に、感度減衰の抑制効果を享受できる、ことが確認される。よって、ゼロディレイから離れた領域においても感度的な余裕が生まれるため、その分については、コリメート系２２の焦点距離ｆ１を短縮可能となる。その結果、前眼部ＯＣＴと眼底ＯＣＴとの両方を良好に撮影可能であり、且つ、コンパクトなＯＣＴ装置が実現できる。
【0056】
但し、シミュレーション値だけで実際の装置の感度減衰を正確に予測できない。そこで、深さ方向の分解能δｚ：７μｍ以下、depth range zmax：４ｍｍ以上を実現するときの結像系２５の焦点距離ｆ２に対し、コリメート系２２の焦点距離ｆ１をｆ２よりも短くした光学系において、前眼部ＯＣＴおよび眼底ＯＣＴを撮影し、感度減衰の影響についての検証を行った。このとき、ｆ１はｆ２の半分以下である。より詳細には、ｆ１：ｆ２の比は、およそ、１：３である。この場合、スポットサイズが最小化された状態と比べてスペクトロメータ全長が、最大６割程度に短縮される。
【0057】
図７Ａ，Ｂに、眼底ＯＣＴおよび前眼部ＯＣＴをそれぞれ示す。
【0058】
図７Ａは、横断方向のスキャン長（画角）を１６ｍｍ（約画角５０°）であるときの眼底のＢスキャンを示している。眼底ＯＣＴにおいては、眼底は湾曲しているため、Ｂスキャンの中で描写される眼底組織には、横断方向に関して高低差が存在する。高低差は、被検眼毎の個体差があり、一般的には、強度近視眼等において高低差は顕著になる。また、Ｂスキャンにおけるスキャン長（画角）が増大することで、高低差が表れやすくなる。よって、眼底ＯＣＴでは、高周波側の領域（ゼロディレイから離れた領域）に眼底組織の一部が描写されることは避けられず、感度減衰は問題視されやすい。例えば、図７Ａに示すように、中心固視で撮影した場合、眼底中心部が最も深い位置に描写されてしまう。特に、強度近視眼等の長眼軸長眼に対する影響が懸念される。しかしながら、検証結果としては、図７Ａに示すように、－１４Ｄという強度近視であっても、眼底中心部における形状、および、同じく網膜表層から脈絡膜表層までの主だった層構造を目視で識別可能であり、感度減衰による問題は見られなかった。
【0059】
また、図７Ｂに示すように、前眼部ＯＣＴにおいては、角膜頂点から水晶体前嚢および隅角組織をワンショットで撮影可能である。
【0060】
以上のように、本開示によれば、コリメート系２２の焦点距離ｆ１が結像系２５の焦点距離ｆ２よりも短縮されたコンパクトなスペクトロメータであっても、深さ方向の撮影範囲を前眼部において複数の部位をまとめて撮影可能な程度まで確保しつつ、眼底ＯＣＴに必要な分解能を確保できる。
【0061】
なお、図７Ａ，Ｂ等の撮影結果からの本発明者の見積りによれば、ｆ１：ｆ２の比が、およそ、１：４までの範囲であれば、必要な感度を享受しつつ、光学系を短縮できるものと考えられる。
【0062】
＜フルレンジ化技術の適用＞
更に、ＯＣＴデータには、フルレンジ化技術が適用されてもよい。ＯＣＴデータにおいて虚像を除去する種々の手法が、フルレンジ化技術と呼ばれる。本実施形態では、いずれかのフルレンジ化技術を適用してもよく、これによって、虚像が選択的に除去された更に広範囲のＯＣＴデータが取得可能であってもよい。フルレンジ化技術を用いた場合、ゼロディレイをまたいだ領域からＯＣＴデータを取得できるため、実質的な深さ方向の撮影範囲を増加させることができる。
更に、ＯＣＴデータには、フルレンジ化技術が適用されてもよい。ＯＣＴデータにおいて虚像を除去する種々の手法が、フルレンジ化技術と呼ばれる。本実施形態では、いずれかのフルレンジ化技術を適用してもよく、これによって、虚像が選択的に除去された更に広範囲のＯＣＴデータが取得可能であってもよい。フルレンジ化技術を用いた場合、ゼロディレイをまたいだ領域からＯＣＴデータを取得できるため、実質的な深さ方向の撮影範囲を増加させることができる。
【0063】
なお、フルレンジ化技術の一例としては、追加のハードウェアにより虚像（鏡像ともいう）を除去する技術、追加のハードウェアを用いずにソフトウェアで補正する技術等を挙げることができる。また、スペクトル干渉信号を検出する際の光路長が異なる複数のＯＣＴデータに基づいて、ＯＣＴデータにおける実像と虚像との重複領域に対して少なくとも補完処理を行い、補完処理が施されたＯＣＴデータを生成する、更に別のフルレンジ化技術が提案されている。これらのいずれかが、本実施形態において適用されてもよい。
【0064】
＜分光光学系における光学素子の固定方法＞
次に、図８および図９を参照して、分光光学系を固定保持する構成を説明する。図８に示すように、本実施形態において、ＯＣＴ装置１は、分光光学系２０を、ベース２５０上に固定保持するための固定保持ユニット２００を備えてもよい。
次に、図８および図９を参照して、分光光学系を固定保持する構成を説明する。図８に示すように、本実施形態において、ＯＣＴ装置１は、分光光学系２０を、ベース２５０上に固定保持するための固定保持ユニット２００を備えてもよい。
【0065】
本実施形態において、固定保持ユニット２００には、少なくとも、第１光学マウント２１０、および、第２光学マウント２２０が含まれている。固定保持ユニット２００は、追加的に、第３光学マウント２３０，第４光学マウント２４０を備えてもよい。
【0066】
第１，第２光学マウント２１０，２２０は、分光光学系２０に含まれる複数の光学素子（入射端２１、コリメートレンズ２２ａ、グレーディング２４、結像レンズ２５ａ，２５ｂ、受光素子２６）のうち、少なくとも２つずつを保持する。詳細には、光軸方向に関して隣り合う２つの光学素子が、第１，第２光学マウント２１０，２２０の１つによって保持される。第１，第２光学マウント２１０，２２０は、温度に応じた自らの変形による光学素子の保持間隔の変化を抑制するための構成を備える。
【0067】
ところで、撮像面における干渉光のスポットサイズは、各々の光学素子間の間隔が設計値からズレることによって拡大される。光学素子間の間隔が設計値からズレてしまうと、感度低下が生じ得る。そこで、分光光学系２０における隣り合う光学素子の組合せ毎に、光学素子間の間隔の変化がスポットサイズに与える影響について検討したところ、１）～５）の順（降順）でスポットサイズへの影響が大きくなることが実験的に確認された。
【0068】
１）入射端２１とコリメートレンズ２２ａ
２）結像レンズ２５ａと結像レンズ２５ｂ
３）結像レンズ２５ｂと受光素子２６
４）コリメートレンズ２２ａとグレーディング２４
５）グレーディング２４と第１の結像レンズ２５ａ
より詳細には、１）と２）とのズレがスポットサイズに対して支配的である。３）のズレでは、スポットサイズに対して多少の影響が見られた。４）と５）のズレによるスポットサイズへの影響は、ほとんど見られなかった。
２）結像レンズ２５ａと結像レンズ２５ｂ
３）結像レンズ２５ｂと受光素子２６
４）コリメートレンズ２２ａとグレーディング２４
５）グレーディング２４と第１の結像レンズ２５ａ
より詳細には、１）と２）とのズレがスポットサイズに対して支配的である。３）のズレでは、スポットサイズに対して多少の影響が見られた。４）と５）のズレによるスポットサイズへの影響は、ほとんど見られなかった。
【0069】
そこで、図８に示すように、本実施形態では、第１光学マウント２１０によって、入射端２１およびコリメートレンズ２２ａが保持される。また、第２光学マウント２２０によって、２つの結像レンズ２５ａ，２５ｂが保持される。
【0070】
第１光学マウント２１０は、第１部材２１１（第１ホルダー）、第２部材２１２（第２ホルダー）、および、第３部材２１３（連結部材）を備える。第１部材２１１は、入射端２１（ファイバ１７ｂの端部）を保持する。第２部材２１２は、コリメートレンズ２２ａを保持する。第３部材２１３は、第１部材２１１と第２部材２１２との両方に固定される。
【0071】
同様に、第２光学マウント２２０は、第１部材２２１（第１ホルダー）、第２部材２２２（第２ホルダー）、および、第３部材２２３（連結部材）を備える。第２光学マウント２２０において、第１部材２２１は、結像系２５に含まれる２つのレンズ２５ａ，２５ｂの一方を、第２部材２２２は他方を、それぞれ保持する。第３部材２２３は、第１部材２２１と第２部材２２２との両方に固定される。
【0072】
第１，第２光学マウント２１０，２２０は、第１～第３部材２１１～２１３，２２１～２２３によって、複数箇所（本実施形態では２か所）の折り返し部Ｂ１，Ｂ２（図９参照）を有する入れ子構造が形成される。これにより、第１，第２光学マウント２１０，２２０は、各々が保持する２つの光学素子の保持間隔の変位であって、第１，第２光学マウント２１０，２２０の熱変形に起因する変位が、第１～第３部材２１１～２１３，２２１～２２３の熱変形において第１～第３部材２１１～２１３，２２１～２２３の間で相殺される。
【0073】
また、第１～第３部材２１１～２１３，２２１～２２３において互いが隣接（接触）する面は、旋盤加工にて形成されてもよい。加工精度が高い旋盤加工が利用されることで、第１，第２光学マウント２１０，２２０において、第１～第３部材２１１～２１３，２２１～２２３を密接に配置でき、第１，第２光学マウント２１０，２２０のそれぞれが保持する２つの光学素子の軸ズレが抑制される。
【0074】
図９を参照して、第１，第２光学マウント２１０，２２０の構造を詳細に説明する。図９において、第１部材２１１，２２１および第３部材２１３，２２３は、光学素子の保持位置から、光軸に沿って、互いに向かって延びるように形成される。第２部材２１２，２２２は、第１部材２１１，２２１および第３部材２１３，２２３の両方と、少なくとも一部が光軸と交差する方向に重なるように配置される。
【0075】
図９において、符号ｐ１１は、第１部材２１１，２２１における光学素子の保持位置、ｐ２２は、第２部材２１２，２２２における光学素子の保持位置、をそれぞれ示す。また、符号ｑ１３は、第１部材２１１，２２１と第２部材２１２，２２２との固定位置、符号ｑ２３は、第１部材２１１，２２１と第２部材２１２，２２２との固定位置、をそれぞれ示す。
【0076】
図９に示すように、固定位置ｑ１３は、固定位置ｑ２３に対して第２部材２１２，２２２の保持位置ｐ２２側（本実施形態では、分光光学系２０の下流側）に配置される。固定位置ｑ１３の周りで、第１部材２１１，２２１と第３部材２１３，２２３とによる折り返し部Ｂ１が形成される。
【0077】
固定位置ｑ２３は、固定位置ｑ１３に対して第１部材２１１，２２１の保持位置ｐ１１側（本実施形態では、分光光学系２０の上流側）に配置される。固定位置ｑ２３の周りで、第２部材２１２，２２２と第３部材２１３，２２３とによる折り返し部Ｂ２が形成される。
【0078】
折り返し部から該折り返し部を形成する２つの部材を見たときに、２つの部材の熱変形の方向が一致される。よって、本実施形態では、第１部材２１１，２２１、および、第２部材２１２，２２２において、熱変形による寸法の変化が生じても、同等の寸法変化が第３部材２１３，２２３において生じれば、第１，第２光学マウント２１０，２２０による２つの光学素子の保持間隔が、温度変化の前後で維持される。
【0079】
ここで、第１部材２１１，２２１における保持位置ｐ１１から固定位置ｑ１３までの距離をＤｘ、第２部材２１２，２２２における保持位置ｐ２２から固定位置ｑ２３までの距離をＤｙ、第３部材２１３，２２３における２つの固定位置ｑ１３，ｑ２３の間の距離をＤｚとして、それぞれ示す。本実施形態によって、第１部材２１１，２２１、第２部材２１２，２２２、第３部材２１３，２２３の光軸方向の熱変形に影響する寸法が、Ｄｘ,Ｄｙ，Ｄｚとなる。
【0080】
また、第１部材２１１，２２１、第２部材２１２，２２２、第３部材２１３，２２３のそれぞれにおける熱膨張率を、それぞれ、β１，β２，β３とする。温度が温度Ｔから温度Ｔａへと変化する場合における光学素子の保持間隔の変化の許容誤差をＥとすると、各部材の熱膨張の差を利用することによって、次の関係式を満たすように、各部材の材料およびＤｘ,Ｄｙ，Ｄｚが決定される。
【0081】
【数6】
【0082】
つまり、本実施形態では、第１部材２１１，２２１、および、第２部材２１２，２２２における熱変形による寸法の変化量と、第３部材２１３，２２３における熱変形による寸法の変化量と、が略等しくなるように、各部材の材料およびＤｘ,Ｄｙ，Ｄｚが決定される。
【0083】
図９のように、Ｄｘ,Ｄｙ，Ｄｚが近しければ、β１，β２＜β３となるように、各部材の材料が選定される。例えば、第１部材２１１，２２１、および、第２部材２１２，２２２とは、同一材料であってもよい（つまり、β１＝β２）。一例として、第１部材２１１，２２１および第２部材２１２，２２２に鉄、第３部材２１３，２２３をアルミニウムが用いられてもよい。もちろん、各部材は熱膨張率が互いに異なる異種材料も組み合わせであってもよい。
【0084】
以上のような第１，第２光学マウント２１０，２２０を備えることで、分光光学系２０の撮像面上における干渉光のスポットサイズに関して影響が大きな光学素子間の間隔の変化（温度に応じた変化）を適正に抑制でき、各温度での感度性能を適切に維持できる。特に、上述のように、コリメート系２２の焦点距離ｆ１が、結像系２５の焦点距離ｆ２に対して短いという感度に関して不利な光学設計が採用されていても、温度変化による感度性能の低下を好適に抑制できる。
【0085】
図８に戻って説明を続ける。図８の例において、第１光学マウント２１０および第２光学マウント２２０は、第３光学マウント２３０と連結される。また、第２光学マウント２２０は、下流側にて第４光学マウント２４０と連結される。第３光学マウント２３０は、ミラー２３、グレーディング２４を固定保持する。第４光学マウント２４０は、受光素子２６を固定保持する。
【0086】
本実施例では、固定保持ユニット２００の中で、第３光学マウント２３０および第４光学マウント２４０の各々がベース２５０と、ねじ等で直接的に連結されている。第３光学マウント２３０および第４光学マウント２４０のうち少なくともいずれかの連結箇所では、ワッシャー等によって、固定保持ユニット２００が熱によって変形した場合の変形が吸収可能である。これにより、固定保持ユニット２００に温度による変形が生じたときに機械的な負荷の集中を回避でき、光学系の劣化を抑制できる。
【0087】
以上、実施形態に基づいて本開示を説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【0088】
１ ＯＣＴ装置
２０ 分光光学系
２２ コリメート系
２４ 分散素子（グレーディング）
２５ 結像系
２６ 受光素子
２１０ 第１光学マウント
２２０ 第２光学マウント
２１１，２２１ 第１部材
２１２，２２２ 第２部材
２１３，２２３ 第３部材
２０ 分光光学系
２２ コリメート系
２４ 分散素子（グレーディング）
２５ 結像系
２６ 受光素子
２１０ 第１光学マウント
２２０ 第２光学マウント
２１１，２２１ 第１部材
２１２，２２２ 第２部材
２１３，２２３ 第３部材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】