OCT装置用光检测模块及OCT装置的制作方法

本发明涉及OCT装置用光检测模块及OCT装置。

背景技术：

已知有通过使用光的干涉测定对象物的深度方向的反射量分布，取得对象物的断层图像的OCT(Optical Coherence Tomography)装置(例如，专利文献1及2)。OCT装置可以以高的空间分辨率将对象物的内部构造图象化，因此，被用于眼球或牙齿等生物体诊断。

专利文献1及2所记载的OCT装置中，将光分离成测定光和参照光，将被分离的测定光向测定对象照射。由测定对象反射的测定光通过与参照光合成而产生干涉光。通过由光检测器检测该干涉光，解析检测结果，将对象物的深度方向的反射光的强度分布作为一维的断层图像进行测定。进而，通过扫描对象物上的测定光的照射位置，取得二维或三维的断层图像。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001－264246号公报

专利文献2：日本特开2004－223269号公报

发明所要解决的课题

专利文献1及2中记载的OCT装置在对测定光进行导波的探针中，通过抑制返回光而实现噪声的除去。进而，专利文献2中记载的OCT装置在参照光的延时线中也能够抑制返回光。

但是，这种现有的OCT装置不能充分降低固定图形噪声(Fixed Pattern Noise、FPN)。固定图形噪声作为实际上不存在的图象在断层图像的深度方向的特定的位置出现。

技术实现要素：

因此，在本技术领域中，期望充分降低固定图形噪声。

用于解决课题的技术方案

本发明者等对OCT装置进行了调查研究。其结果，本发明者等发现在通过现有的OCT装置取得的断层图像中出现固定图形噪声的位置与光检测模块中使用的光学透镜中的干涉光的光路长度相对应的事实。即，可知，通过在光学透镜内多重反射干涉光，在断层图像的深度方向的特定的位置出现固定图形噪声。本发明者等着眼于自身发现的这些事实。本发明者等对充分降低固定图形噪声的光检测模块的结构进行了更深入研究，直至想到本发明。

本发明一方面的OCT装置用光检测模块为在OCT装置中检测从光纤的射出端面射出的干涉光的光检测模块。OCT装置用光检测模块具备光学透镜和光检测器。光学透镜具有入射面和射出面。向入射面入射从射出端面射出的干涉光。从射出面射出入射到入射面的干涉光。光检测器具有检测面。向检测面入射从射出面射出的干涉光。入射面以相对于干涉光的入射位置上的垂线倾斜入射干涉光的方式配置。射出面以相对于干涉光的射出位置上的垂线倾斜射出干涉光的方式配置。检测面以相对于干涉光的入射位置上的垂线倾斜入射干涉光的方式配置。

本方式中，在光纤的射出端面和光检测器的检测面之间的光路上防止干涉光的多重反射。因此，可以充分降低固定图形噪声。

本发明一方面的OCT装置用光检测模块还可以具备罩部。罩部形成有干涉光通过的开口，且覆盖光学透镜。该情况下，能够防止干涉光以外的光被光检测器检测。其结果，起因于干涉光以外的光的噪声不易出现在断层图像上。

本发明一方面的OCT装置用光检测模块还可以具备定位部。定位部规定光纤的位置，且相对于开口定位射出端面。该情况下，因为规定光纤的位置，所以容易设定光学透镜及光检测器的位置。

光学透镜也可以是球透镜。光学透镜也可以是熔接型透镜。光学透镜也可以为相互空间上分开配置的多个透镜。

光学透镜也可以具有在入射面及射出面之间的光路上折射率不同的多个区域、和在多个所述区域间入射干涉光的界面。界面以相对于干涉光的入射位置上的垂线倾斜入射干涉光的方式配置。该情况下，在多个区域之间的界面防止干涉光的多重反射。因此，可以充分降低固定图形噪声。

本发明一方式的OCT装置具备上述任一项的OCT装置用光检测模块。

本方式中，如上述，可以充分降低固定图形噪声。

发明效果

根据本发明的上述一方式，可以提供可充分降低固定图形噪声的OCT装置用光检测模块及OCT装置。

附图说明

图1是本实施方式的OCT装置的结构图。

图2是表示图1的OCT装置用光检测模块的结构的剖视图。

图3是说明图2的CAN器件的结构的图。

图4是图2的OCT装置用光检测模块的局部剖视图。

图5(a)是表示由实施例的OCT装置测定的反射光的强度分布的曲线图，图5(b)是表示由比较例的OCT装置测定的反射光的强度分布的曲线图。

图6是变形例的OCT装置用光检测模块的局部剖视图。

图7是其它变形例的OCT装置用光检测模块的局部剖视图。

符号说明

1…OCT装置用光检测模块(光检测模块)、31…第一插入部(定位部)、32…第二插入部(罩部)、33…开口、7A…球透镜(光学透镜)、7B…熔接型透镜(光学透镜)、7C…分割透镜(光学透镜)、71…入射面、72…射出面、74…入射位置、75…垂线、76…射出位置、77…垂线、8…光电二极管(光检测器)、78、79…半球透镜(透镜)、81…检测面、82…入射位置、83…垂线、91…第一区域、92…第二区域、93…第三区域、94…平面(界面)、95…平面(界面)、100…OCT装置、F…光纤、FS…射出端面、LC…干涉光。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。此外，说明中，对于同一要素或具有同一功能的要素使用同一符号，省略重复的说明。

参照图1，对OCT装置100的结构进行说明。图1是本实施方式的OCT装置的结构图。

OCT装置100例如构成为通过SS－OCT(Swept-source OCT)方式得到对象物OB的断层图像。SS－OCT方式中，一边使从光源101射出的低干涉性光的波长时间性变化，一边检测干涉光光谱。基于该干涉光光谱的傅立叶变换的结果得到作为试样的对象物OB的断层图像。OCT装置100具备光源101、干涉部102、检测部103、运算部104、监视器105、函数发生器106。

光源101是波长扫描光源。光源101例如由KTN结晶构成。KTN结晶是指由钾(K)、钽(Ta)、铌(Nb)及氧构成的透明的光学结晶。光源101射出频率在一定的范围内变化的激光L0。从光源101射出的激光L0向设置于干涉部102的耦合器111入射。耦合器111将入射的激光L0分支成测定光LS和参照光LR。耦合器111以例如分支比90：10将激光L0分支成测定光LS和参照光LR。

参照光LR通过环形器112向准直透镜113入射。准直透镜113使参照光LR成为平行光。通过准直透镜113形成平行光并射出的参照光LR向基准反射镜114照射。由基准反射镜114反射来的参照光LR通过准直透镜113及环形器112向偏振控制器115入射。偏振控制器115调整通过的参照光LR的偏振。从偏振控制器115射出的参照光LR向耦合器116入射。

测定光LS通过环形器117向偏振控制器118入射。偏振控制器118调整通过的测定光LS的偏振。从偏振控制器118射出的测定光LS向准直透镜119入射。准直透镜119使测定光LS成为平行光。从准直透镜119射出的测定光LS向检流计反射镜120入射。检流计反射镜120具有两个反射镜。检流计反射镜120控制测定光LS的光路。

通过检流计反射镜120反射的测定光LS通过聚焦透镜121聚光。通过聚焦透镜121聚光的测定光LS向对象物OB照射。通过对象物OB反射的测定光LS通过聚焦透镜121、检流计反射镜120、准直透镜119、偏振控制器118、环形器117、及偏振控制器122向耦合器116入射。

耦合器116将参照光LR和测定光LS合波并使之干涉。通过该干涉而产生的干涉光LC被以分支比50：50分支成两个。被分支的干涉光LC向设置于检测部103的两个OCT装置用光检测模块1(以下也简称为“光检测模块1”。)分别入射。两个光检测模块1构成检测干涉光LC的干涉信号的平衡检测器123。光检测模块1的详情后述。平衡检测器123将作为干涉信号的电流信号向I/V放大器124输出。

I/V放大器124将从平衡检测器123输入的电流信号变换放大为电压信号。I/V放大器124将变换放大了的电压信号输出到放大器125。放大器125将从I/V放大器124输入的电压信号均衡放大至适于向运算部104的输入的振幅电平。放大器125将均衡放大了的电压信号作为干涉信号SC向运算部104输出。

运算部104例如是个人计算机。运算部104对干涉光光谱进行傅立叶变换。运算部104基于傅立叶变换的结果构筑来自对象物OB中的多个特定深度位置的反射光的强度分布。运算部104基于该构筑的反射光的强度分布来构筑断层图像。该断层图像映射在监视器105上。

函数发生器106从光源101输入A扫描触发信号TA。A扫描触发信号TA与光源101的扫描频率同步。A扫描触发信号TA被用作用于取得(A扫描)深度方向的一维信息的同步信号(光栅触发)。函数发生器106将输入的A扫描触发信号TA变换为B扫描触发信号TB。函数发生器106进一步将B扫描触发信号TB变换成驱动信号D1、D2。函数发生器106将B扫描触发信号TB输出到运算部104。函数发生器106将驱动信号D1、D2输出到检流计反射镜120。

检流计反射镜120基于驱动信号D1、D2驱动两个反射镜。由此，检流计反射镜120在相对于对象物OB设定的测定范围内二维扫描(B扫描)测定光LS。运算部104基于B扫描触发信号TB将断层图像排列。由此，运算部104构筑二维及三维的断层图像。

接着，参照图2及图3，详细说明OCT装置用光检测模块1的结构。图2是表示图1的OCT装置用光检测模块的结构的剖视图。图3是说明图2的CAN器件的结构的图。图3(a)是CAN器件的侧视图。图3(b)是沿着图3(a)的IIIb－IIIb线的剖视图。图3(c)是CAN器件的仰视图。

光检测模块1在OCT装置100(参照图1)中设置于检测部103(参照图1)，并检测干涉光LC。干涉光LC从干涉部102(参照图1)通过光纤F导波并从射出端面FS射出。光检测模块1具备外壳2、收容于外壳2内的插座3、插入插座3的CAN器件5、构成插座3的一部分的第一插入部(定位部)31及第二插入部(罩部)32、设置于CAN器件5的球透镜(光学透镜)7A及光电二极管(光检测器)8。

外壳2具有两端开口的圆筒部2a。外壳2在圆筒部2a的内部收容插座3。插座3在规定方向A的一侧具有第一插入部31，在另一方侧具有第二插入部32。第一插入部31为一侧的端面开口的圆筒状。第一插入部31的外径比外壳2的内径小。在第一插入部31插入有套圈4。第二插入部32为另一侧的端面开口的圆筒状。第二插入部32的外径与外壳2的内径相等。在第二插入部32插入有CAN器件5。第一插入部31和第二插入部32具有底部被一体化的形状。在该底部的中央形成有干涉光LC通过的开口33。

第二插入部32的外面例如通过粘接剂B1粘着于外壳2的内面。由此，插座3被固定收纳于外壳2内。在第二插入部32的内面，例如通过粘接剂B2及粘接剂B3固定CAN器件5。CAN器件5相对于光路被调芯在最佳位置。粘接剂B2例如是UV固化性树脂。粘接剂B2将CAN器件5预固定于第二插入部32的内面。粘接剂B3为热固性树脂。粘接剂B3将通过粘接剂B2预固定的CAN器件5正式固定于第二插入部32的内面。在此，被调芯的CAN器件5通过粘接剂固定，但被调芯的CAN器件5也可以不使用粘接剂而通过照射例如YAG激光进行熔接而固定。

第一插入部31经由套筒34及套圈4规定向套圈4的内部插入的光纤F的位置，作为相对于开口33定位射出端面FS的定位部起作用。第二插入部32作为形成干涉光LC通过的开口33且覆盖球透镜7A的罩部起作用。外壳2、第一插入部31、第二插入部32、CAN器件5及套圈4的中心轴C相互一致。

CAN器件5具有所谓的TO－CAN器件的结构。CAN器件5具有子支架53、管脚54～56、透镜盖57。子支架53被设置于基座51上。管脚54～56贯通基座51。透镜盖57以覆盖基座51及子支架53的方式设置。透镜盖57以将球透镜7A相对于开口33定位的状态保持。球透镜7A以重心O偏离中心轴C规定距离的方式配置。

在子支架53上设置有光电二极管8。光电二极管8在子支架53上配置于偏离中心轴C规定距离的位置。管脚54与光电二极管8的阴极端子引线接合。管脚55与光电二极管8的阳极端子引线接合。管脚56与GND连接。

图4是图2的OCT装置用光检测模块的局部剖视图。在此，特别是将光纤F、球透镜7A、光电二极管8及其周边的结构放大表示。其它结构适宜省略图示。

如图4所示，球透镜7A具有入射面71和射出面72。向入射面71入射从射出端面FS射出的干涉光LC。从射出面72射出入射到入射面71的干涉光LC。球透镜7A为外面由一个曲面73构成的球体。因此，在球透镜7A中，入射面71及射出面72均与曲面73相等。球透镜7A将从射出面72射出的干涉光LC聚光。球透镜7A例如由玻璃等构成。球透镜7A的折射率在球透镜7A的全区域相同。为了防止反射，对曲面73实施AR镀层。

光电二极管8具有检测面(受光面)81。向检测面81入射从球透镜7A的射出面72射出的聚光后的干涉光LC。检测面81例如为平面。检测面81可以是曲面，也可以相对于基座51(参照图2)倾斜。为了防止反射，对检测面81实施AR镀层。

在光检测模块1上，干涉光LC由光纤F进行导波，并从光纤F的射出端面FS射出。射出端面FS为了抑制干涉光LC的反射引起的返回光而被倾斜抛光。返回光是指从射出端面FS朝向干涉部102(参照图1)侧的反射光。射出端面FS的倾斜角度例如为8°。

从射出端面FS射出的干涉光LC通过开口33(参照图2)向球透镜7A的入射面71入射。此时，干涉光LC相对于干涉光LC的入射位置74上的入射面71的垂线(法线)75倾斜入射。因此，由入射面71引起的反射光L1朝向与光纤F的射出端面FS不同的方向。因此，能够抑制射出端面FS和入射面71之间的干涉光LC的多重反射。

入射到入射面71的干涉光LC在球透镜7A的内部不穿过重心O而穿过偏离重心O的位置从射出面72射出。此时，干涉光LC相对于干涉光LC的射出位置76上的射出面72的垂线(法线)77倾斜射出。因此，由射出面72引起的反射光L2朝向与入射面71的入射位置74不同的方向。因此，能够抑制入射面71的入射位置74和射出面72的射出位置76之间的干涉光LC的多重反射。

从射出面72射出的干涉光LC向光电二极管8的检测面81入射。此时，干涉光LC相对于干涉光LC的入射位置82上的检测面81的垂线(法线)83倾斜入射。因此，由检测面81引起的反射光L3朝向与射出面72的射出位置76不同的方向。因此，可以抑制射出面72的射出位置76和检测面81的入射位置82之间的干涉光LC的多重反射。该例中，因为检测面81为平面，所以检测面81可以说以倾斜入射干涉光LC的方式配置。

如以上说明，在本实施方式的光检测模块1中，球透镜7A的入射面71以干涉光LC相对于干涉光LC的入射位置74上的垂线75倾斜入射的方式配置。射出面72以干涉光LC相对于干涉光LC的射出位置76上的垂线77倾斜射出的方式配置。光电二极管8的检测面81以干涉光LC相对于干涉光LC的入射位置82上的垂线83倾斜入射的方式配置。

通过这样的配置，在光检测模块1中，在球透镜7A的入射面71产生的反射光L1的光路、在球透镜7A的射出面72产生的反射光L2的光路、及在光电二极管8的检测面81产生的反射光L3的光路分别不与干涉光LC的光路重合。即，反射光L1～L3分别不向与干涉光LC同一光路上返回。因此，不会产生光学元件表面上的反射光向同一光路上反射，进而在其它光学元件表面上再反射并返回到同一光路上的多重反射。由此，防止在光纤F的射出端面FS和光电二极管8的检测面81之间的光路上的干涉光LC的多重反射。因此，能够充分降低因多重反射而产生的固定图形噪声。

当干涉光LC相对于垂线75倾斜地向入射面71入射时，干涉光LC相对于垂线75倾斜地朝向球透镜7A的内部射出。因此，以干涉光LC相对于垂线75倾斜入射的方式配置入射面71、和以干涉光LC相对于垂线75倾斜出射的方式配置入射面71为同意义。同样，以干涉光LC相对于垂线77倾斜射出的方式配置射出面72、和以干涉光LC相对于垂线77倾斜入射的方式配置射出面72为同意义。

光检测模块1具备第二插入部32。第二插入部32作为形成干涉光LC穿过的开口33且覆盖球透镜7A的罩部起作用。由此，入射到球透镜7A的干涉光LC以外的光由光电二极管8检测，可以抑制其作为固定图形噪声在断层图像上出现。由此，能够充分降低固定图形噪声。

光检测模块1具备第一插入部31。第一插入部31作为规定光纤F的位置且相对于开口33定位射出端面FS的定位部起作用。由此，因为光纤F的位置被规定，所以容易设置球透镜7A及光电二极管8的位置。

OCT装置100具备OCT装置用光检测模块1，因此，如上述，可以充分降低固定图形噪声。

以下，根据本实施方式，通过实施例及比较例具体表示可以充分降低固定图形噪声。

图5(a)是表示通过实施例的OCT装置测定的反射光的强度分布的曲线图。图5(b)是表示通过比较例的OCT装置测定的反射光的强度分布的曲线图。

实施例中，使用与上述的本实施方式的OCT装置100对应的OCT装置。在比较例的OCT装置中，球透镜以其重心位于光检测模块的中心轴上的方式配置，光电二极管在子支架上配置于该中心轴上。

在此，以对象物为空气，使用波长在1～1.1μm的范围变化的激光进行测定。曲线图的横轴表示与对象物的深度方向的位置对应的像素。纵轴表示反射光的强度。如上述，因为对象物是空气，所以由对象物引起的反射光几乎不产生。因此，纵轴实质上表示固定图形噪声的强度。

如图5(a)所示，在实施例的OCT装置中，充分降低了固定图形噪声。如图5(b)所示，在比较例的OCT装置中，固定图形噪声在深度方向的特定的位置出现。实施例的OCT装置的光检测模块为在光纤的射出面的射出位置和光电二极管的检测面的入射位置之间防止干涉光的多重反射的结构。与之相对，比较例的OCT装置的光检测模块为在光纤的射出面的射出位置和光电二极管的检测面的入射位置之间容易产生多重反射的结构。由此，产生这种差异。

以上说明了本发明的实施方式，但本发明未必限定于上述的实施方式，在不脱离其宗旨的范围内可以进行各种变更。

图6是变形例的OCT装置用光检测模块的局部剖视图。如图6所示，光检测模块1也可以具备熔接型透镜(光学透镜)7B来代替球透镜7A(参照图2)。在此，特别是将光纤F、熔接型透镜7B、光电二极管8及其周边的结构放大表示。其它结构适宜省略而表示。

熔接型透镜7B为入射面71及射出面72分别形成凸形状的光学透镜。例如，将玻璃熔融，利用熔融的状态的玻璃的表面张力，由此可以形成这种凸形状。

该情况下，干涉光LC在向熔接型透镜7B的入射面71入射时，相对于干涉光LC的入射位置74上的入射面71的垂线75倾斜入射。因此，由入射面71引起的反射光L1朝向与光纤F的射出端面FS不同的方向。因此，可以抑制射出端面FS和入射面71之间的干涉光LC的多重反射。

干涉光LC在向熔接型透镜7B的射出面72入射时，相对于干涉光LC的射出位置76上的射出面72的垂线77倾斜射出。因此，由射出面72引起的反射光L2朝向与入射面71的入射位置74不同的方向。因此，可以抑制入射面71的入射位置74和射出面72的射出位置76之间的干涉光LC的多重反射。

这样，即使在使用了熔接型透镜7B的情况下，也能够防止干涉光LC在光纤F的射出端面FS和光电二极管8的检测面81之间的光路上多重反射。因此，能够充分降低因多重反射而产生的固定图形噪声。

在熔接型透镜7B中，通过如上述熔融玻璃，可以形成透镜曲面。因此，可以使光检测模块1的制造容易化。

图7是其它变形例的OCT装置用光检测模块的局部剖视图。如图7所示，光检测模块1也可以具备分割透镜(光学透镜)7C而代替球透镜7A(参照图2)。分割透镜7C由两个半球透镜78、79构成。两个半球透镜78、79相互空间上分开配置。在此，特别是将光纤F、半球透镜78、79、光电二极管8及其周边的结构放大表示。其它结构适宜省略表示。

半球透镜78、79分别具有曲面73A、73B及平面94、95。半球透镜78、79以彼此的平面94、95形成平行且隔开规定的间隔对置的状态配置。半球透镜78配置于光纤F的射出端面FS侧。半球透镜79配置于光电二极管8侧。半球透镜78的曲面73A与光纤F的射出端面FS对置。半球透镜79的曲面73B与光电二极管8对置。

该变形例中，分割透镜7C具有第一区域91、第二区域92、及第三区域93。第一区域91与半球透镜78对应。第二区域92与半球透镜79对应。第三区域93位于半球透镜78和半球透镜79之间。在此，第三区域93为空气，因此，第三区域93的折射率与第一区域91及第二区域92的折射率不同。平面94与第一区域91和第三区域93之间的界面对应。平面95与第二区域92和第三区域93之间的界面对应。曲面73A与入射面71对应。曲面73B与射出面72对应。

从光纤F的射出端面FS射出的干涉光LC向入射面71入射。此时，干涉光LC相对于干涉光LC的入射位置74上的入射面71的垂线75倾斜入射。因此，由入射面71引起的反射光L1朝向与光纤F的射出端面FS不同的方向。因此，可以抑制射出端面FS和入射面71之间的干涉光LC的多重反射。

入射到入射面71的干涉光LC通过半球透镜78的内部从平面94射出。此时，干涉光LC相对于干涉光LC的射出位置96上的平面94的垂线(法线)97倾斜射出。因此，由平面94引起的反射光L4朝向与入射面71的入射位置74不同的方向。因此，可以抑制入射面71的入射位置74和平面94的射出位置96之间的干涉光LC的多重反射。

从平面94射出的干涉光LC通过空气中向平面95入射。此时，干涉光LC相对于干涉光LC的入射位置98上的平面95的垂线(法线)99倾斜入射。因此，由平面95引起的反射光L5朝向与平面94的射出位置96不同的方向。因此，可以抑制平面94的射出位置96和平面95的入射位置98之间的干涉光LC的多重反射。

入射到平面95的干涉光LC通过半球透镜79的内部从射出面72射出。干涉光LC相对于干涉光LC的射出位置76上的射出面72的垂线77倾斜射出。因此，由射出面72引起的反射光L2朝向与平面95的入射位置98不同的方向。因此，可以抑制平面95的入射位置98和射出面72的射出位置76之间的干涉光LC的多重反射。

这样，即使在使用半球透镜78、79作为分割透镜7C的情况下，也能够防止在光纤F的射出端面FS和光电二极管8的检测面81之间的光路上的干涉光LC的多重反射。因此，能够充分降低因多重反射而产生的固定图形噪声。作为分割透镜7C，也可以使用相互空间上分开地配置的多个透镜来代替半球透镜78、79。

例如，也可以使用熔接型透镜7B、分割透镜7C以外的光学透镜来代替球透镜7A。该情况下，只要入射面71、射出面72、及光电二极管8的检测面81如上述那样以防止干涉光LC的多重反射的方式配置即可。

在上述的说明中，球透镜7A的折射率在其全区域相同，但不限于此。例如通过由多个材料构成球透镜7A，还可以具有在入射面71及射出面72之间的干涉光LC的光路上折射率不同的多个区域和在多个区域间入射干涉光的界面。该情况下，只要以相对于干涉光LC的入射位置上的该界面的垂线倾斜入射干涉光LC的方式配置界面，即可防止干涉光LC的多重反射，降低固定图形噪声。

在上述的说明中，入射面71为相对于干涉光LC的光束中包含的所有的光抑制多重反射的位置，但入射面71只要为相对于干涉光LC的光束中包含的至少一部分光抑制多重反射的配置即可。这对于射出面72、检测面81、及界面即平面94、95也是相同的。

定位部只要能够规定光纤F的位置即可，定位部也可以由第一插入部31以外构成。光检测模块1也可以不具备定位部。

罩部只要能够防止涉光LC以外的光被光电二极管8检测且作为噪声在断层图像上出现即可，罩部也可以由第二插入部32以外构成。在干涉光LC以外的光少的情况下，光检测模块1也可以不具备罩部。

OCT装置100不限于SS－OCT方式，也可以基于TD－OCT(Time-domain OCT)方式及SD－OCT(Spectral-domain OCT)方式等。