JP6166645B2 - 光断層画像撮影装置 - Google Patents

Description

本明細書に開示する技術は、光断層画像を撮影する撮影装置に関する。

光干渉を利用して断層画像を撮影する撮影装置（例えば、被検眼を検査するための眼科装置等）が開発されている。この種の撮影装置の中には、波長掃引型の光源を用いたフーリエドメイン方式（いわゆる、ＳＳ−ＯＣＴ方式）のものがある。ＳＳ−ＯＣＴ方式の撮影装置では、波長掃引型の光源を用いることで高速でデータを取得することができる反面、波長掃引型光源から出力される光の波長が時間に対してリニア（直線的）に変化しないという問題がある。このため、干渉信号を等時間間隔でサンプリングすると、取得した干渉波形には周波数の誤差が含まれることとなる。そこで、波長掃引型光源の非線形性を解決するための技術が開発されている（例えば、特許文献１，２）。

特許文献１の技術では、測定位置に反射物（ミラー）を配置し、反射物に測定光を照射する。そして、反射物から反射される測定光と参照光との干渉光から得られる干渉信号を等時間間隔でサンプリングする。次いで、等時間間隔でサンプリングした干渉信号に基づいて、光源から出力される光の「周波数−時間」の関係を規定するリスケーリングデータを作成する。被検物の断層画像を撮影する際は、測定位置に被検物を配置し、被検物に測定光を照射して得られる干渉信号を等時間間隔でサンプリングする。次いで、等時間間隔でサンプリングした干渉信号を、リスケーリングデータを用いて等周波数間隔でサンプリングした干渉信号に変換し、その変換した干渉信号をフーリエ変換して被検物の断層画像を作成する。

また、特許文献２の技術では、光源から出力される光の周波数（波長）の掃引速度を検出する掃引速度検出部が設けられる。掃引速度検出部は、干渉光学系によって構成され、２つのミラーと干渉計を備えている。光源から出力される光は、分岐されて掃引速度検出部に入力される。掃引速度検出部に入力された光は、２つの光に分割される。分割された２つの光は干渉させられて干渉光となり、その干渉光を干渉計で計測することで干渉信号が生成される。掃引速度検出部で生成される干渉信号と、測定物から反射される測定光と参照光との干渉光から得られる干渉信号（即ち、測定光学系から得られる干渉信号）は、時間的に途切れることなく継続的に検出される。そして、測定光学系から得られる干渉信号と、掃引速度検出部から得られる干渉信号とが比較され、掃引速度の変動分に応じて、測定光学系から得られる干渉信号が補正される。

特開２００８−２６１７７８号公報 特開２０１１−１９６７７１号公報

特許文献１の技術では、リスケーリングデータを用いて、光源の波長掃引速度の非線形性を補正する。しかしながら、光源から出射される光の波長掃引速度は一定ではなく、周期毎に変化する（揺らぎがある）。このため、リスケーリングデータのみを用いる特許文献１の技術では、周期毎の波長掃引速度の変化を考慮することはできない。その結果、リスケーリング後の干渉信号に周波数の揺らぎが生じ、最終的に生成される断層画像に歪みが残るという問題がある。一方、特許文献２の技術では、掃引速度検出部により波長掃引速度を検出するため、光源の波長掃引速度が変化しても、その変化を補正することができる。しかしながら、特許文献２の技術では、測定光学系及び掃引速度検出部から得られる干渉信号を時間的に途切れることなく継続的に検出する。このため、リスケーリングデータを作成する必要もなく、また、波長掃引速度の変化（揺らぎ）も補正可能であるが、処理しなければならないデータ量が膨大となるという問題がある。

本明細書は、データ処理量が膨大となることを抑制しながら、光源から出射される光の周期毎の波長掃引速度の変動（揺らぎ）を検出し、検出した波長掃引速度の変動に基づいて干渉信号を補正することにより、波長掃引速度の変動による影響を抑制することができる光断層画像撮影装置を開示する。

本明細書に開示する光断層画像を撮影する装置は、周期的に光の波長を掃引する光源と、光源からの光を被検物の内部に照射すると共にその反射光を導く測定光学系と、光源からの光を案内して参照光とする参照光学系と、光源からの光の波長掃引速度又はその変動量を検出する波長掃引速度検出手段と、測定光学系により導かれた反射光と参照光学系により案内された参照光とが合成された測定用干渉光を受光して測定用干渉信号を出力する受光素子と、光源からの光の波長掃引時における光の「周波数−時間」の関係を規定するリスケーリングデータを記憶するメモリと、光源からの光を周期的に掃引したときに受光素子から出力される測定用干渉信号に対して、周期毎に、リスケーリングデータと、波長掃引速度検出手段で検出される当該周期における光源の波長掃引速度又はその変動量とを用いて、等時間間隔でサンプリングした当該周期における測定用干渉信号を、等周波数間隔でサンプリングした測定用干渉信号に変換し、その変換した等周波数間隔でサンプリングした測定用干渉信号をフーリエ変換するフーリエ変換処理を実行可能な演算装置と、を有している。

この撮影装置では、リスケーリングデータを用いて、等時間間隔でサンプリングした測定用干渉信号を、等周波数間隔でサンプリングした測定用干渉信号に変換する。このため、測定用干渉信号を時間的に途切れることなく継続的に検出する必要がないため、データ処理量が膨大となることを抑制することができる。また、周期毎に検出された光源の波長掃引速度又はその変動量を用いて、等時間間隔でサンプリングした測定用干渉信号を、等周波数間隔でサンプリングした測定用干渉信号に変換する。このため、光源から出射される光の周期毎の波長掃引速度の変動による影響を抑制することができる。その結果、最終的に生成される断層画像の品質を向上することができる。

本実施例に係る眼科装置の光学系の概略構成図である。 本実施例に係る眼科装置の制御系のブロック図である。 ゼロ点と参照ミラーと被検眼との位置関係を説明するための図である。 リスケーリングデータの一例を示す図である。なお、縦軸は波数ｋを示しており、横軸は時間ｔを示している。 光源の光の波長を掃引したときに得られる干渉信号波形を処理する手順を説明するための図である。 リスケーリングデータと光源の波長掃引速度との関係を説明するための図である。 波長掃引速度と反射面の位置との関係を説明するための図である。 本実施例に係る眼科装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図８に示すフローチャートのステップＳ１４の補正処理の手順を示すフローチャートである。 変形例１に係る眼科装置の光学系の概略構成図である。 変形例２に係る眼科装置の光学系の概略構成図である。 変形例３に係る眼科装置の光学系の概略構成図である。 変形例４に係る眼科装置の光学系の概略構成図である。

本明細書に開示する撮影装置では、波長掃引速度検出手段は、光源からの光から波長掃引速度検出用干渉光を生成してもよい。この場合に演算装置は、波長掃引速度検出用干渉光から波長掃引速度の変動量を算出し、その算出した波長掃引速度の変動量を用いてスケーリングデータを補正し、その補正されたスケーリングデータを用いて、等時間間隔でサンプリングした当該周期における測定用干渉信号を、等周波数間隔でサンプリングした測定用干渉信号に変換してもよい。このような構成では、波長掃引速度の変動量から修正したリスケーリングデータを用いるため、リスケーリング処理が複雑になることを抑制することができる。このため、演算装置の処理量の増大を効果的に抑制することができる。

本明細書に開示する撮影装置では、波長掃引速度検出手段は、光源からの光を複数周期掃引したときに、周期毎に、当該周期の波長掃引速度検出用干渉光を生成してもよい。この場合に演算装置は、複数周期の波長掃引速度検出用干渉光の中から選択された１つの波長掃引速度検出用干渉光を基準として、周期毎の波長掃引速度の変動量を算出してもよい。このような構成によると、周期毎に生成された複数の波長掃引速度検出用干渉光の中から選択された１つの波長掃引速度検出用干渉光を基準とするため、波長掃引速度の変動量を簡易に算出することができる。

本明細書に開示する撮影装置では、波長掃引速度検出手段は、光源からの光を少なくとも１つの反射面に照射すると共に、その反射面で反射される反射光を案内する波長掃引速度検出用光学系を有し、波長掃引速度検出用光学系により案内された反射光と参照光学系により案内された参照光とを合成して波長掃引速度検出用干渉光を生成してもよい。このような構成では、波長掃引速度検出手段を簡易に構成することができる。

図１に示すように、本実施例の眼科装置は、被検眼１００を検査するための測定部１０を有している。測定部１０は、被検眼１００から反射される反射光と参照光とを干渉させる干渉光学系１４と、被検眼１００の前眼部を観察する観察光学系５０と、被検眼１００に対して測定部１０を所定の位置関係にアライメントするためのアライメント光学系（図示省略）を有している。アライメント光学系は、公知の眼科装置に用いられているものを用いることができるため、その詳細な説明は省略する。

干渉光学系１４は、光源１２と、光源１２からの光を被検眼１００の内部に照射すると共にその反射光を導く測定光学系（２４，７２，４８）と、光源１２からの光を参照面２２ａに照射すると共にその反射光を導く参照光学系（２４，２２）と、光源１２からの光を反射面（７４ａ，７４ｂ）に照射すると共にその反射光を導く波長掃引速度検出用光学系（２４，７２，７４）と、測定光学系により導かれた反射光と参照光学系により導かれた反射光とが合成された測定用干渉光と、波長掃引速度検出用光学系により導かれた反射光と参照光学系により導かれた反射光とが合成された波長掃引速度検出用干渉光とを受光する受光素子２６によって構成されている。

光源１２は、波長掃引型の光源であり、出射される光の波長（波数）が所定の周期で変化するようになっている。すなわち、本実施例の眼科装置では、光源１２から出射される光を、その波長を変化（掃引）させながら被検眼１００に照射する。そして、被検眼１００からの反射光と参照光との干渉光から得られる信号をフーリエ解析することで、被検眼１００の深さ方向の各部位から反射される光の強度分布を得る。被検眼１００の深さ方向の光強度分布が得られると、後述するように、被検眼１００の内部の各部位（すなわち、水晶体１０４や網膜１０６）の位置を特定することが可能となる。なお、光源１２から照射される光は、その波長が時間に対してリニア（直線的）に変化することが望ましいが、実際には非線形性を有している。また、この非線形性は、光源１２毎の特性であるため変化しないが、波長掃引速度が掃引毎（周期毎）に変化する。これを適時に補正するため、本実施例では、光源１２の波長掃引の非線形性をリスケーリングデータを用いて補正する際、そのリスケーリングデータを掃引毎に光源１２の波長掃引速度で補正する（後で詳述）。掃引毎に波長掃引速度でリスケーリングデータを補正するため、掃引毎の波長掃引速度の変化が補正され、断層画像の精度を向上することができる。

測定光学系は、ビームスプリッタ２４と、ビームスプリッタ７２と、ホットミラー４８によって構成されている。光源１２から出射された光は、ビームスプリッタ２４、ビームスプリッタ７２及びホットミラー４８を介して被検眼１００に照射される。被検眼１００からの反射光は、ホットミラー４８、ビームスプリッタ７２及びビームスプリッタ２４を介して受光素子２６に導かれる。

参照光学系は、ビームスプリッタ２４と参照ミラー２２によって構成されている。光源１２から出射された光の一部は、ビームスプリッタ２４で反射され、参照ミラー２２の参照面２２ａに照射され、参照ミラー２２の参照面２２ａによって反射される。参照ミラー２２で反射された光は、ビームスプリッタ２４を介して受光素子２６に導かれる。参照ミラー２２は移動可能となっている。本実施例では、測定を開始する前に参照ミラー２２を移動して、測定光路長と参照光路長を一致させるようになっている。なお、本実施例のように、波長掃引型の光源１２を用いたフーリエドメイン方式の場合は、その後の測定中において参照ミラー２２は移動しない。

波長掃引速度検出用光学系は、ビームスプリッタ２４と、ビームスプリッタ７２と、光学部材７４によって構成されている。光源１２から出射された光は、ビームスプリッタ２４及びビームスプリッタ７２を介して光学部材７４に照射される。すなわち、光源１２から出射された光は、ビームスプリッタ７２によって測定光学系から分岐され、分岐された光が光学部材７４に照射される。光学部材７４は、その一端に設けられた第１反射面７４ａと、その他端に設けられた第２反射面７４ｂを有している。したがって、光学部材７４に照射される光の一部は、第１反射面７４ａで反射され、その残りが光学部材７４内に入射する。光学部材７４内に入射した光の一部は、第２反射面７４ｂで反射され、残りは光学部材７４から外部に照射される。第１反射面７４ａで反射された光と第２反射面７４ｂで反射された光は、ビームスプリッタ７２及びビームスプリッタ２４を介して受光素子２６に導かれる。本実施例では、光源１２の波長掃引速度を検出するために、一方の反射面（例えば、第１反射面７４ａ）から反射された反射光が利用される。なお、光学部材７４の形状は既知であるため、第１反射面７４ａと第２反射面７４ｂとの距離も既知となる。このため、第１反射面７４ａで反射された反射光と第２反射面７４ｂで反射された反射光の両者を用いることで、被検眼１００の各部の寸法（眼軸方向の寸法（例えば、眼軸長））を正確に算出することができる。また、光学部材７４の形状精度を高めることで、この光路長の差を精度良く管理することが可能となり、被検眼１００の各部の寸法を精度よく算出することができる。

ここで、本実施例の波長掃引速度検出用光学系では、光学部材７４が光軸方向に移動可能となっている。具体的には、光学部材７４は、第２駆動装置５６（図２に図示）が第２位置調整機構１８（図２に図示）を駆動することで、光軸方向の位置が調整可能となっている。これによって、光源１２から各反射面７４ａ，７４ｂまでの光路長が調整可能となっている。本実施例では、被検眼１００の断層画像を撮影する際は、ゼロ点から第１反射面７４ａまでの光路長、及び、ゼロ点から第２反射面７４ｂまでの光路長が、ゼロ点から被検眼１００（実際に検査対象となる被検眼）の網膜までの距離よりも長くなるように、光学部材７４が位置決めされる。これによって、被検眼１００の断層画像を撮影する際に、光学部材７４による影響を無くすことができる。ここで、ゼロ点とは、参照光学系の光路長（参照光路長）と物体光学系の光路長（物体光路長）とが同一となる点を意味する（図３参照）。

なお、光学部材７４としては、例えば、光学ガラスを用いることができる。光源１２からの光を光学ガラスに照射することで、光学ガラスの一端（入射面）を第１反射面７４ａとして機能させ、光学ガラスの他端（出射面）を第２反射面７４ｂとして機能させることができる。光学部材７４の他の例としては、例えば、光学プラスチック等を用いることができる。

受光素子２６は、参照光学系により導かれた光と測定光学系により導かれた光とを合成した測定用干渉光と、参照光学系により導かれた光と波長掃引速度検出用光学系により導かれた光とを合成した波長掃引速度検出用干渉光を検出する。上述の説明から明らかなように、波長掃引速度検出用干渉光には、第１反射面７４ａで反射された光（第１光路部により導かれた光）と参照光学系により導かれた光を合成した第１波長掃引速度検出用干渉光と、第２反射面７４ｂで反射された光（第２光路部により導かれた光）と参照光学系により導かれた光を合成した第２波長掃引速度検出用干渉光が含まれる。したがって、受光素子２６は、測定用干渉光と第１波長掃引速度検出用干渉光と第２波長掃引速度検出用干渉光を検出する。受光素子２６としては、例えば、フォトダイオードを用いることができる。

観察光学系５０は、被検眼１００にホットミラー４８を介して観察光を照射すると共に、被検眼１００から反射される反射光（すなわち、照射された観察光の反射光）を撮影する。ここで、ホットミラー４８は、干渉光学系の光源１２からの光を反射する一方で、観察光学系５０の光源からの光を透過する。このため、本実施例の眼科装置では、干渉光学系による測定と、観察光学系５０による前眼部の観察を同時に行うことができる。なお、観察光学系５０には、公知の眼科装置に用いられているものを用いることができるため、その詳細な構成については説明を省略する。

なお、本実施例の眼科装置では、被検眼１００に対して測定部１０の位置を調整するための第１位置調整機構１６（図２に図示）と、その第１位置調整機構１６を駆動する第１駆動装置５４（図２に図示）を備えている。第１駆動装置５４を駆動することで、被検眼１００に対する測定部１０の位置が調整される。

次に、本実施例の眼科装置の制御系の構成を説明する。図２に示すように、眼科装置は演算装置６４によって制御される。演算装置６４は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータ（マイクロプロセッサ）と高速演算用ゲートアレイによって構成されている。演算装置６４には、光源１２と、第１駆動装置５４と、モニタ６２と、第２駆動装置５６と、観察光学系５０が接続されている。演算装置６４は、光源１２のオン／オフを制御し、第１駆動装置５４を制御することで第１位置調整機構１６を駆動し、第２駆動装置５６を制御することで第２位置調整機構１８を駆動し、また、観察光学系５０を制御して観察光学系５０で撮像される前眼部像をモニタ６２に表示する。また、演算装置６４には、受光素子２６が接続され、受光素子２６で検出される干渉光（すなわち、測定用干渉光，第１波長掃引速度検出用干渉光，第２波長掃引速度検出用干渉光）の強度に応じた干渉信号が入力される。演算装置６４のメモリには、光源１２の波長掃引速度の非線形性を補正するためのリスケーリングデータ（後述）が格納されている。演算装置６４は、受光素子２６からの干渉信号から、周期毎に光源１２の波長掃引速度の変動量を特定し、特定した波長掃引速度の変動量に基づいてリスケーリングデータを補正する。そして、補正したリスケーリングデータを用いて、等時間間隔でサンプリングされた測定用干渉信号を等周波数間隔でリスケーリングし、そのリスケーリングされた干渉信号をフーリエ変換する。これによって、被検眼１００の各部位（角膜１０２の前後面、水晶体１０４の前後面、網膜１０６の表面）の位置を特定し、これらを用いて被検眼１００の断層画像を撮影する。なお、演算装置６４による処理の詳細については後述する。

ここで、演算装置６４のメモリに格納されるリスケーリングデータについて説明する。リスケーリングデータは、光源１２からの光の波長を掃引した時における光の「周波数（波数）−時間」の関係を規定する。すなわち、図４に示すように、光源１２から出射される光の波数ｋは、時間ｔに対して比例関係とはならない。このため、波数ｋ_ｉからｋ_ｉ＋１となるまでの時間（ｔ_ｉ＋１−ｔ_ｉ）は一定とはならず、波数（周波数）により変化する。図４の例では、波数ｋが大きくなるほど、その波数がｋ_ｉからｋ_ｉ＋１となるまでの時間が短くなる。このため、受光素子２６から出力される干渉信号を等時間間隔でサンプリングすると、光源１２の周波数（波長）と時間の関係が比例関係でないことから、等時間間隔でサンプリングした干渉信号には、周波数の誤差が含まれることになる。その結果、等時間間隔でサンプリングした信号をフーリエ変換しても、被検眼１００の各部の位置が正確には現れないこととなる。そこで、本実施例では、図４示すリスケーリングデータを用いて、等時間間隔でサンプリングした信号を等周波数間隔でリスケーリングする。なお、リスケーリングデータの作成、及び、リスケーリングデータを用いたリスケーリングは、公知の方法により行うことができる。

次に、本実施例の眼科装置により断層画像を撮影する際の手順を説明する。図８に示すように、まず、演算装置６４は、被検眼１００に対して測定部１０の位置合わせを行う（Ｓ１０）。具体的には、検査者は、被検眼１００の検査を行うために、図示しないジョイスティック等の操作部材を操作する。演算装置６４は、検査者の操作部材の操作に応じて、第１駆動装置５４により位置調整機構１６を駆動する。これによって、被検眼１００に対する測定部１０のｘｙ方向（縦横方向）の位置とｚ方向（進退動する方向）の位置が調整される。また、演算装置６４は、図示しない焦点調整機構及びゼロ点調整機構を調整することで、光源１２から被検眼１００に照射される光の焦点の位置が被検眼１００の所定の位置（例えば、網膜１０６）となり、また、物体光路長と参照光路長が一致するゼロ点の位置が被検眼１００に対して所定の位置（例えば、角膜１０２の前面からわずかに光源１２側にずれた位置）となる。なお、ゼロ点の位置は、網膜１０６に対して光源１２側にわずかにずれた位置に調整してもよい。なお、本実施例では、光学部材７４は、ゼロ点から第１反射面７４ａまでの光路長、及び、ゼロ点から第２反射面７４ｂまでの光路長が、ゼロ点から被検眼１００の網膜までの距離よりも長くなるように位置決めされている。

次に、演算装置６４は、光源１２から照射される光の周波数（例えば、ｆ_１〜ｆ_２））を周期的に変化させながら、受光素子２６で検出される信号を等時間間隔で取り込む（Ｓ１２）。既に説明したように、被検眼１００の断層画像を撮影する際に、受光素子２６で受光する干渉光には、被検眼１００の深さ方向の各部位から反射された光が含まれている。すなわち、受光素子２６から出力される干渉信号は、光源１２から照射される光の掃引（周期）毎に、図５に示すように、信号強度が時間によって変化する信号となり、この信号には被検眼１００の各部（角膜１０２の前面及び後面、水晶体１０４の前面及び後面、網膜１０６の表面）及び第１、第２反射面７４ａ，７４ｂから反射された各反射光と参照光とを合成した干渉波による信号が含まれている。本実施例では、演算装置６４は、受光素子２６から出力される干渉信号（すなわち、被検眼１００の各部（角膜１０２の前面及び後面、水晶体１０４の前面及び後面、網膜１０６の表面）及び第１、第２反射面７４ａ，７４ｂから反射された各反射光と参照光とを合成した干渉波による信号）を等時間間隔でサンプリングするため、サンプリングした干渉信号には、光源１２の非線形性（周波数による掃引速度変化、掃引毎の掃引速度変化）による誤差が含まれている。そこで、演算装置６４は、ステップ１２で得られた干渉信号の中の第１反射面７４ａからの反射光と参照光との合波による干渉波から得られた信号を波長掃引速度検出用干渉信号とし、この波長掃引速度検出用干渉信号と、メモリに格納されたリスケーリングデータを用いて、測定用干渉信号（被検眼からの反射光と参照光との合波による干渉信号）をリスケーリングする補正処理を実行する（Ｓ１４）。

ステップＳ１４の補正処理について、図９のフローチャートに基づいて詳細に説明する。図９に示すように、演算装置６４は、まず、ステップＳ１２で得られたデータ群の中から、光源１２の周波数を１周期だけ変化させたときに得られた１つのデータ群を選択し、その選択したデータ群を処理することで第１反射面７４ａの基準深さ位置ｚ（Ｏ）を保存する（Ｓ２６）。すなわち、ステップＳ１２では、光源１２から被検眼１００に照射される光の周波数を掃引し、演算装置６４は、そのときに受光素子２６から出力される干渉信号を等時間間隔でサンプリングする。したがって、光源１２の周波数を複数周期だけ掃引すると、演算装置６４には、複数周期分の干渉信号がサンプリングされ記憶される。ステップＳ２６では、ステップＳ１２で得られる複数の干渉信号の中から１つの干渉信号を選択する。そして、選択された干渉信号のうち波長掃引速度検出用の干渉信号（すなわち、第１反射面７４ａから反射される反射光と参照光により生成される干渉信号）に対して、メモリに格納されているリスケーリングデータを用いてリスケーリングする。すなわち、等時間間隔でサンプリングされた波長掃引速度検出用干渉信号を、等周波数間隔でサンプリングされた波長掃引速度検出用干渉信号に変換する。次いで、リスケーリングした干渉信号（等周波数間隔でサンプリングした波長掃引速度検出用干渉信号）をフーリエ変換することで、第１反射面７４ａの深さ位置ｚ（Ｏ）を算出し、その算出した深さ位置を基準深さ位置ｚ（Ｏ）としてメモリに保存する。

なお、上述した例では、ステップＳ１２で取得されたデータ群（干渉信号群）の中から基準となる干渉信号（詳細には、波長掃引速度検出用干渉信号）を選択する方法は、種々の方法を採ることができる。例えば、最初に取得された干渉信号（波長掃引速度検出用干渉信号）を選択してもよい。あるいは、被検眼１００の断層画像を撮影する前に、複数周期分の干渉信号を取得し、その中の１つを任意に選択してもよい。さらには、取得した複数周期分の干渉信号を平均し、その平均した干渉信号を用いてもよい。

次に、演算装置６４は、被検眼１００の断層画像の撮影を開始する（Ｓ２８）。すなわち、演算装置６４は、光源１２から照射される光の周波数（例えば、ｆ_１〜ｆ_２）を周期的に変化させながら、受光素子２６から出力される干渉信号（測定用干渉信号及び波長掃引速度検出用干渉信号）を等時間間隔で取り込む。これにより、演算装置６４は、等時間間隔でサンプリングされた干渉信号を取得する。既に説明したことから明らかなように、演算装置６４で取得される干渉信号には、第１反射面７４ａからの反射光と参照光とから生成される波長掃引速度検出用干渉信号と、被検眼からの反射光と参照光とから生成される測定用干渉信号とが含まれている。

次に、演算装置６４は、ステップＳ２８で取得した干渉信号から、第１反射面７４ａの深さ位置ｚ（ｎ）を算出する（Ｓ３０）。具体的には、ステップＳ２８で取得した干渉信号に含まれる波長掃引速度検出用干渉信号（等時間間隔でサンプリングされたデータ）を、メモリに格納されているリスケーリングデータを用いてリスケーリングする。これによって、ステップＳ２８で取得した波長掃引速度検出用干渉信号が、等周波数間隔でサンプリングされた波長掃引速度検出用干渉信号となる。次いで、リスケーリングした波長掃引速度検出用干渉信号（等周波数間隔でサンプリングされたデータ）をフーリエ変換し、第１反射面７４ａの深さ位置ｚ（ｎ）を算出する。

次に、演算装置６４は、ステップＳ２６でメモリに保存した基準深さ位置ｚ（Ｏ）と、ステップＳ３０で算出された深さ位置ｚ（ｎ）の変動量から、メモリに格納されているリスケーリングデータを補正する（Ｓ３２）。すなわち、ステップＳ２６で処理した干渉信号が得られたときの光源１２の波長掃引速度と、ステップＳ２８で取得された干渉信号が得られたときの光源１２の波長掃引速度とが同一であると、ステップＳ３０で算出された深さ位置ｚ（ｎ）は基準深さ位置ｚ（Ｏ）と同一となる。しかしながら、光源１２の波長掃引速度が異なると、深さ位置ｚ（ｎ）は基準深さ位置ｚ（Ｏ）と相違することとなる。例えば、図７に示すように、基準深さ位置ｚ（Ｏ）を取得したときの波長掃引速度ｖａより、深さ位置ｚ（ｎ）を取得したときの波長掃引速度ｖｂが速くなると（ｖｂ＞ｖａ）、深さ位置ｚ（ｎ）は基準深さ位置ｚ（Ｏ）より深い位置に移動する。一方、基準深さ位置ｚ（Ｏ）を取得したときの波長掃引速度ｖａより、深さ位置ｚ（ｎ）を取得したときの波長掃引速度ｖｃが遅くなると（ｖｃ＜ｖａ）、深さ位置ｚ（ｎ）は基準深さ位置ｚ（Ｏ）より浅い位置に移動する。したがって、演算装置６４は、深さ位置ｚ（ｎ）と基準深さ位置ｚ（Ｏ）のずれ量から、波長掃引速度ｖの変動量を算出する。演算装置６４は、波長掃引速度ｖの変動量を算出すると、その算出された変動量を用いて、メモリに格納されているリスケーリングデータを補正する。例えば、図６に示す例では、波長掃引速度ｖａからｖｂ（＞ｖａ）となると、リスケーリングデータＡがリスケーリングデータＢとなり、また、波長掃引速度ｖａからｖｃ（＜ｖａ）となると、リスケーリングデータＡがリスケーリングデータＣとなる。リスケーリングデータのずれ量は、波長掃引速度のずれ量から算出することができるため、演算装置６４は、波長掃引速度のずれ量が算出されると、その算出された波長掃引速度のずれ量を用いてリスケーリングデータを補正する。

次に、演算装置６４は、ステップＳ２８で取得した干渉信号に含まれる測定用干渉信号（等時間間隔でサンプリングされた干渉信号の一部）を、ステップＳ３２で補正したリスケーリングデータを用いてリスケーリングする（Ｓ３４）。これによって、ステップＳ２８で取得した測定用干渉信号（等時間間隔でサンプリングされたデータ）が、等周波数間隔でサンプリングされた測定用干渉信号となる。

次に、演算装置６４は、ステップＳ３４でリスケーリングした測定用干渉信号（等周波数間隔でサンプリングされた測定用干渉信号）をフーリエ変換し、１次元の断層画像（以下、１次元の断層画像を表すデータをＡ−ｓｃａｎデータという）を作成する（Ｓ３６）。作成されたＡ−ｓｃａｎデータは、演算装置６４のメモリに格納される。

次に、演算装置６４は、ステップＳ２８で開始した断層画像の撮影が終了しているか否かを判断する（Ｓ３８）。断層画像の撮影が終了している場合（ステップＳ３８でＹＥＳ）は、演算装置６４は、補正処理を終了する。一方、断層画像の撮影が終了していない場合（ステップＳ３８でＮＯ）は、演算装置６４は、ステップＳ２８に戻って、ステップＳ２８からの処理を繰返す。これによって、ステップＳ２８で取得される各周期の測定用干渉信号について補正処理が行われ、それらの測定用干渉信号から取得される各Ａ−ｓｃａｎデータが演算装置６４のメモリに格納される。

図９に示す補正処理が終了すると、図８のステップＳ１６に戻り、演算装置６４は、メモリに格納された複数のＡ−ｓｃａｎデータに対して積算処理などを実施して、被検眼の１次元断層画像（Ａ−ｓｃａｎ画像）を作成する（Ｓ１６）。なお、演算装置６４は、作成された１次元断層画像から、被検眼１００の各部（角膜１０２の前面及び後面、水晶体１０４の前面及び後面、網膜１０６の表面）の位置を特定する（図５参照）。被検眼１００の１次元断層画像が作成されると、演算装置６４は、その１次元断層画像をモニタ６２に表示する（Ｓ１８）。

上述の説明から明らかように、本実施例に係る眼科装置では、光源１２の波長掃引の周期毎に、その周期における波長掃引速度の変動量でリスケーリングデータを補正し、その補正したリスケーリングデータを用いて、等時間間隔でサンプリングされた測定用干渉信号を等周波数間隔でサンプリングされた測定用干渉信号に変換する。したがって、光源１２の非線形の補正がなされると共に、波長掃引速度の変動（揺らぎ）の影響を排除した精度の高いＡ−ｓｃａｎ画像（断層画像）を得ることができる。また、光学部材７４の第１反射面７４ａの位置から特定される波長掃引速度の変動量と、予め作成したリスケーリングデータとを用いて補正するだけであるので、演算装置６４が処理しなければならないデータ量が増大することを効果的に抑制することができる。

なお、上述した実施例では、１次元の断層画像である眼軸長測定を行う眼科装置を例として説明したが、本明細書に開示の技術は、複数の１次元の断層画像からなる２次元の断層画像や、さらに複数の２次元の断層画像からなる３次元断層画像を得る眼科装置にも使用することができる。すなわち、２次元の断層画像や３次元断層画像はいずれも複数の１次元の断層画像からなるため、２次元の断層画像や３次元断層画像を構成する複数の１次元の断層画像のそれぞれに対して、本明細書に開示の補正技術を実施することにより、より精度の高い２次元断層画像及び／又は３次元断層画像を得ることができる。

以上、実施例の光断層画像撮影装置について詳細に説明したが、これは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

例えば、上述した実施例では、リスケーリングデータを各周期における波長掃引速度の変動量で補正し、その補正したリスケーリングデータを用いて干渉信号を等周波数間隔のサンプリングデータに変換したが、本明細書に開示の技術は、このような例に限られない。例えば、干渉信号を波長掃引速度で補正し、その補正した干渉信号をリスケーリングデータによって変換してもよい。このような構成によっても、光源の周期毎の波長掃引速度の変化による非線形性を補正することができる。

また、上述した実施例では、波長掃引速度検出用光学系に２つの反射面７４ａ，７４ｂが設けられていたが、波長掃引速度検出用光学系に設けられる反射面は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。すなわち、波長掃引速度検出用光学系に反射面が少なくとも一つ備えられれば、波長掃引速度検出用干渉光を得ることができるため、その波長掃引速度検出用干渉光からリスケーリングデータを作成でき、また、波長掃引速度を特定することができる。

また、上述した実施例では、波長掃引速度検出用光学系で得られる波長掃引速度検出用干渉光と測定光学系で得られる測定用干渉光とを同一の受光素子２６で受光していたが、これらの干渉光を異なる受光素子で検出するようにしてもよい。

また、上述した実施例では、波長掃引速度検出用光学系で得られる干渉光から算出される反射面の位置から光源１２の波長掃引速度の変動量を特定していたが、光源１２の波長掃引速度の変動量は、種々の方法によって特定することができる。例えば、図１０，１１に示す光学系のように、マッハ・ツェンダー・干渉計を用いて波長掃引速度の変動量を特定してもよい。すなわち、図１０，１１に示す撮影装置では、光源１２からの光がファイバーカプラで分岐され、一方が被検眼１００の断層画像を撮影するための光学系１１０，１１２に導かれ、他方が波長掃引速度検出用光学系１１４，１１６に導かれる。図１０の波長掃引速度検出用光学系１１４は、マッハ・ツェンダー・干渉計と、その干渉計で生成される波長掃引速度検出用干渉光を検出する受光素子（ＢＰＤ）で構成される。図１１の波長掃引速度検出用光学系１１６は、マッハ・ツェンダー・干渉計によって構成され、その波長掃引速度検出用干渉光は、断層画像を撮影するための受光素子１１２によって検出される。このような光学系を用いても、光源１２の波長掃引速度の変動量を検出することができる。

さらには、図１２，１３に示す撮影装置のように、波長掃引速度検出用光学系が偏光感受型ＯＣＴ干渉計の中に組み込まれた形となっていてもよい。すなわち、光源１２からの光は、ファイバーカプラによって参照光（参照アーム）とサンプルアームに分岐され、サンプルアーム内に偏光依存型光遅延機構１２４，１３２を配置する。偏光依存型光遅延機構１２４，１３２は、光の水平直線偏光成分と垂直直線偏光成分それぞれに異なる遅延を与える。偏光依存型光遅延機構１２４，１３２に入射した光は、直線偏光子によって斜め直線偏光状態となり、偏光ビームスプリッタで水平・垂直直線偏光成分が分離される。それぞれの偏光成分は、偏光ビームスプリッタから異なる距離に配置された直角プリズムによってそれぞれ反射され、再び偏光ビームスプリッタへ入射し、合波され、ファイバーへカップリングされる。偏光依存型光遅延機構１２４，１３２によって、直角ビームスプリッタから反射された２つの偏光成分が偏光ビームスプリッタへ入射する際、偏光ビームスプリッタにおいて微量の漏れ光が発生する。この漏れ光は、偏光ビームスプリッタから異なる距離に配置された直角プリズムどうしの光路長差に起因する干渉信号を持っており、この干渉信号を利用して光源１２の波長掃引速度の変動量を検出することができる。

すなわち、本明細書に開示の技術は、通常のＳＳ−ＯＣＴ（波長掃引型ＯＣＴ）だけでなく、偏向感受型のＳＳ−ＯＣＴにも適用することができる。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０・・測定部
１２・・光源
２０・・干渉計
２２・・参照ミラー
２４・・ビームスプリッタ
２６・・受光素子
４８・・ホットミラー
５０・・観察光学系
６２・・モニタ
６４・・演算装置

Claims (4)

1. 周期的に光の波長を掃引する光源と、
   光源からの光を被検物の内部に照射すると共にその反射光を導く測定光学系と、
   光源からの光を案内して参照光とする参照光学系と、
   光源からの光の波長掃引速度又はその変動量を検出する波長掃引速度検出手段と、
   測定光学系により導かれた反射光と参照光学系により案内された参照光とが合成された測定用干渉光を受光して測定用干渉信号を出力する受光素子と、
   光源からの光の波長掃引時における光の「周波数―時間」の関係を規定するリスケーリングデータを記憶するメモリと、
   光源からの光を周期的に掃引したときに受光素子から出力される測定用干渉信号に対して、周期毎に、リスケーリングデータと、波長掃引速度検出手段で検出される当該周期における光源の波長掃引速度又はその変動量とを用いて、等時間間隔でサンプリングした当該周期における測定用干渉信号を、等周波数間隔でサンプリングした測定用干渉信号に変換し、その変換した等周波数間隔でサンプリングした測定用干渉信号をフーリエ変換するフーリエ変換処理を実行可能な演算装置と、を有しており、
   波長掃引速度検出手段は、光源からの光から波長掃引速度検出用干渉光を生成し、
   演算装置は、波長掃引速度検出用干渉光から波長掃引速度の変動量を算出し、その算出した波長掃引速度の変動量を用いて前記リスケーリングデータを補正し、その補正されたリスケーリングデータを用いて、等時間間隔でサンプリングした当該周期における測定用干渉信号を、等周波数間隔でサンプリングした測定用干渉信号に変換する、光断層画像撮影装置。
2. 光源からの光を複数周期掃引したときに、波長掃引速度検出手段は、周期毎に、当該周期の波長掃引速度検出用干渉光を生成し、
   演算装置は、複数周期の波長掃引速度検出用干渉光の中から選択された１つの波長掃引速度検出用干渉光を基準として、周期毎の波長掃引速度の変動量を算出する、請求項１に記載の光断層画像撮影装置。
3. 波長掃引速度検出手段は、光源からの光を少なくとも１つの反射面に照射すると共に、その反射面で反射される反射光を案内する波長掃引速度検出用光学系を有し、波長掃引速度検出用光学系により案内された反射光と参照光学系により案内された参照光とを合成して波長掃引速度検出用干渉光を生成する、請求項１〜２のいずれか一項に記載の光断層画像撮影装置。
4. 被検物が人体の眼である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光断層画像撮影装置。