(57)【要約】【課題】断層画像の撮像に際し、コントラストが高い断層像の撮像が可能となる光断層画像撮像装置等を提供する。【解決手段】被検査物によって反射あるいは散乱された測定光による戻り光と、参照ミラーによって反射された参照光とを用い、前記被測定対象の断層画像を撮像する光断層画像撮像装置であって、  測定光を被検査物に導く光路中に配設された前記測定光の強度を可変する光強度可変手段と、  光強度可変手段を通過した測定光の前記被検査物に対する照明状態を可変する、交換可能とされた絞りにより構成された照明状態可変手段と、  前記照明状態可変手段によって、前記測定光の中心部を遮光しない状態で取得された第一の断層画像と、前記測定光の中心部を遮光した状態で取得された第二の断層画像とを重ね合わせ第三の断層画像を形成する手段と、を有する構成とする。【選択図】            図１
2010012166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を測定光と参照光とに分割し、前記測定光を被検査物に導くと共に前記参照光を参照ミラーに導き、
前記被検査物によって反射あるいは散乱された前記測定光による戻り光と、前記参照ミラーによって反射された参照光とを用い、前記被測定対象の断層画像を撮像する光断層画像撮像装置であって、
前記測定光を被検査物に導く光路中に配設された前記測定光の強度を可変する光強度可変手段と、
前記光強度可変手段を通過した前記測定光の前記被検査物に対する照明状態を、該測定光の中心部を遮光しない照明状態と遮光した照明状態とに可変する照明状態可変手段と、
前記照明状態可変手段によって、前記測定光の中心部を遮光しない状態で取得された第一の断層画像と、前記測定光の中心部を遮光した状態で取得された第二の断層画像とを重ね合わせ、コントラストの高い第三の断層画像を形成する手段と、
を有することを特徴とする光断層画像撮像装置。
【請求項２】
前記照明状態可変手段は、前記測定光の中心部を遮光しない照明状態とする円形絞りと、前記測定光の中心部を遮光した照明状態とするリング絞りとによって、照明状態が可変可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項３】
前記照明状態可変手段は、前記測定光の中心部を遮光しない照明状態とする円形絞りと、前記測定光の中心部を遮光した照明状態とする複数の開口を有する絞りとによって、
照明状態が可変可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項４】
前記それぞれの絞りが、交換可能に構成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項５】
前記光強度可変手段は、制御手段によって前記測定光の強度が制御可能に構成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１項に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項６】
前記光強度可変手段が、減光フィルターによって構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項７】
前記戻り光と前記参照光とを用い、前記戻り光と前記参照光とが光干渉した光波形を得て前記光波形を電気信号に変換する光電変換回路と、
前記光電変換回路により変換された前記電気信号をデジタル値に変換するＡＤコンバータと、
前記ＡＤコンバータにおける前記電気信号の増幅率を制御する増幅率制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項８】
前記光源からの光を前記測定光と前記参照光とに分割される光路まで導く光路と、
前記測定光を前記被検査物まで導く光路と、
前記戻り光を前記光電変換回路まで導く光路と、
前記参照光を前記光電変換回路まで導く光路と、
における少なくとも何れかの光路が、光ファイバーによって構成されていることを特徴とする請求項７に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項９】
光源からの光を測定光と参照光とに分割し、前記測定光を被検査物に導くと共に前記参照光を参照ミラーに導き、
前記被検査物によって反射あるいは散乱された前記測定光による戻り光と、前記参照ミラーによって反射された参照光とを用い、
前記戻り光と前記参照光とが光干渉した光波形を得て前記光波形を電気信号に変換する光電変換回路を用いて電気信号に変換し、前記電気信号により前記被検査物の断層画像を撮像する光断層画像の撮像方法であって、
前記測定光を被検査物に導く光路中に配設された光強度可変手段を用い、前記測定光の強度を可変する第１の工程と、
前記光強度可変手段を通過した前記測定光の前記被検査物に対する照明状態を、該測定光の中心部を遮光しない照明状態と遮光した照明状態とに可変する、交換可能に構成された絞りによる照明状態可変手段を用い、
前記測定光の中心部を遮光しない照明状態により、第一の断層画像の撮像に用いる電気信号を取得する第２の工程と、
前記照明状態可変手段を用い、前記測定光の中心部を遮光した照明状態により、第二の断層画像の撮像に用いる電気信号を取得する第３の工程と、
前記第一の断層画像の撮像に用いる電気信号と、前記第二の断層画像の撮像に用いる電気信号との振幅の異なる電気信号に対し、重み付けをしてこれらを演算により足し合わせることによってコントラストを調整し、第三の断層画像を形成する第４の工程と、
を有することを特徴とする光断層画像の撮像方法。
【請求項１０】
前記第１の工程から前記第４の工程のうち、少なくとも一つの工程を自動的に行うことを特徴とする請求項９に記載の光断層画像の撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光断層画像撮像装置および光断層画像の撮像方法に関し、特に眼科診療等に用いられる光断層画像撮像装置および光断層画像の撮像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、光学機器を用いた眼科用機器として、様々なものが使用されている。
例えば、眼を観察する光学機器として、前眼部撮影機、眼底カメラ、共焦点レーザー走査検眼鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ：ＳＬＯ）、等様々な機器が使用されている。
中でも、多波長光波干渉を利用した光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）による光断層画像撮像装置は、試料の断層像を高解像度に得ることができる装置である。
特に、この装置は眼科用機器として網膜の専門外来では必要不可欠な装置になりつつある。以下、これをＯＣＴ装置と記す。
【０００３】
上記ＯＣＴ装置によると、低コヒーレント光である測定光を、サンプルに照射し、そのサンプルからの後方散乱光を、干渉系を用いることで高感度に測定することができる。
また、ＯＣＴ装置は該測定光を、該サンプル上にスキャンすることで、断層像を高解像度に得ることができる。
そのため、被検眼の眼底における網膜の断層像を高解像度に撮像することも可能であることから、網膜の眼科診断等において広く利用されている。
【０００４】
このようなＯＣＴ装置により網膜の眼科診断をする際、低コヒーレント光である測定光を網膜の所定の位置に結像させて、断層像を取得する。
しかし、断層像を構成する該後方散乱光の強度は、該測定光の網膜への入射角度に依存し、網膜の所望の層あるいは部位を、高感度に測定することが、難しい場合がある。
つまり、このような場合においては、該測定光が網膜の所望の層に、略垂直に入射している場合には高感度な測定が可能であるが、略垂直ではない角度で入射している場合には高感度な測定が不可能になることがある。
結果として、一つの断層像の中で感度がばらつくことになり、結局は断層像のコントラストが低くなることになる。
上記、断層像のコントラストが低い場合の対策として、該測定光の強度を上げると、受光素子の熱雑音が相対的に低くなること等から、断層像のコントラストが上がる傾向になる。
しかし、網膜を撮像する場合には、網膜に与える影響等の観点から測定光の強度に限界があるために、得策ではない。
【０００５】
従来において、特許文献１のように、同一視野を二つの照明状態（明視野と暗視野）で撮像し、暗視野の方はクロマキー処理して、明視野映像に重畳して表示する手術用顕微鏡が提案されている。
ここでは、明視野状態で可視光像を、暗視野状態で蛍光像をそれぞれ取得し、二つの状態を一つの画像として捉えることが可能とされている。
【特許文献１】特開２００６−１８０９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したとおり、ＯＣＴ装置による断層像の撮像においては、コントラストが高い断層像を得ることが望まれる。
上記した従来例の特許文献１では、測定光を２つの照明状態にし、それぞれ撮像を行い、得られた２つの画像を１つの画像にすることが可能とされている。
すなわち、可視光像と蛍光像とを１つの画像として捉えることができ、例えば、蛍光を発する患部の位置を正確に把握することが可能とされている。
しかしながら、上記特許文献１では、上記した画像のコントラストに関する課題に対する対策等については、考慮されていない。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、断層画像の撮像に際し、コントラストが高い断層像の撮像が可能となる光断層画像撮像装置および光断層画像の撮像方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、つぎのように構成した光断層画像撮像装置および光断層画像の撮像方法を提供するものである。
本発明の光断層画像撮像装置は、光源からの光を測定光と参照光とに分割し、前記測定光を被検査物に導くと共に前記参照光を参照ミラーに導き、
前記被検査物によって反射あるいは散乱された前記測定光による戻り光と、前記参照ミラーによって反射された参照光とを用い、前記被測定対象の断層画像を撮像する光断層画像撮像装置であって、
前記測定光を被検査物に導く光路中に配設された前記測定光の強度を可変する光強度可変手段と、
前記光強度可変手段を通過した前記測定光の前記被検査物に対する照明状態を、該測定光の中心部を遮光しない照明状態と遮光した照明状態とに可変する照明状態可変手段と、
前記照明状態可変手段によって、前記測定光の中心部を遮光しない状態で取得された第一の断層画像と、前記測定光の中心部を遮光した状態で取得された第二の断層画像とを重ね合わせ、コントラストの高い第三の断層画像を形成する手段と、
を有することを特徴とする。
また、本発明の光断層画像の撮像方法は、光源からの光を測定光と参照光とに分割し、前記測定光を被検査物に導くと共に前記参照光を参照ミラーに導き、
前記被検査物によって反射あるいは散乱された前記測定光による戻り光と、前記参照ミラーによって反射された参照光とを用い、
前記戻り光と前記参照光とが光干渉した光波形を得て前記光波形を電気信号に変換する光電変換回路を用いて電気信号に変換し、前記電気信号により前記被検査物の断層画像を撮像する光断層画像の撮像方法であって、
前記測定光を被検査物に導く光路中に配設された光強度可変手段を用い、前記測定光の強度を可変する第１の工程と、
前記光強度可変手段を通過した前記測定光の前記被検査物に対する照明状態を、該測定光の中心部を遮光しない照明状態と遮光した照明状態とに可変する、交換可能に構成された絞りによる照明状態可変手段を用い、
前記測定光の中心部を遮光しない照明状態により、第一の断層画像の撮像に用いる電気信号を取得する第２の工程と、
前記照明状態可変手段を用い、前記測定光の中心部を遮光した照明状態により、第二の断層画像の撮像に用いる電気信号を取得する第３の工程と、
前記第一の断層画像の撮像に用いる電気信号と、前記第二の断層画像の撮像に用いる電気信号との振幅の異なる電気信号に対し、重み付けをしてこれらを演算により足し合わせることによってコントラストを調整し、第三の断層画像を形成する第４の工程と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、断層画像の撮像に際し、コントラストが高い断層像の取得が可能となる光断層画像撮像装置および光断層画像の撮像方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
つぎに、本発明の実施形態における光断層画像撮像装置（ＯＣＴ装置）および光断層画像の撮像方法について説明する。
上記したように、断層像を構成する後方散乱光の強度は、測定光のサンプルへの入射角度に依存し、結果として、断層像のコントラストが低くなるという課題を有している。
本実施形態における光断層画像撮像装置（ＯＣＴ装置）および光断層画像の撮像方法においては、
上記課題を解決するため、つぎの（１）〜（１０）のように構成される。
（１）本実施形態の光断層画像撮像装置１００は、光源１０１からの光を測定光１０６と参照光１０５とに分割し、前記測定光１０６を被検査物１０７に導くと共に前記参照光１０５を参照ミラー１１４に導き、
前記被検査物１０７によって反射あるいは散乱された前記測定光１０６による戻り光１０８と、前記参照ミラー１１４によって反射された参照光１０５とを用い、前記被測定対象の断層画像を撮像する光断層画像撮像装置１００が、
測定光１０６の強度を可変する光強度可変手段１４４と、測定光１０６の被検査物１０７に対する照明状態を可変する照明状態可変手段１４５とを備えている。
この光強度可変手段１４４は、前記測定光１０６を被検査物１０７に導く光路中に配設され、前記測定光の強度を可変する。
また、照明状態可変手段１４５は、前記光強度可変手段を通過した前記測定光１０６の前記被検査物１０７に対する照明状態を、該測定光１０６の中心部を遮光しない照明状態と遮光した照明状態とに可変可能に構成されている。
そして、前記照明状態可変手段１４５によって、前記測定光１０６の中心部を遮光しない状態で取得された第一の断層画像と、前記測定光１０６の中心部を遮光した状態で取得された第二の断層画像とを重ね合わせる。
そして、この重ね合わせによりコントラストの高い第三の断層画像を形成するように構成されている。
これにより、照明状態を可変させ、測定光１０６の強度が変化した場合に、測定光１０６の強度を一定に保つことができる。結果として、取得する断層像のコントラストを保つことが可能になる。
（２）また、本実施形態の光断層画像撮像装置１００においては、前記照明状態可変手段１４５を、前記測定光１０６の中心部を遮光しない照明状態とする円形絞り１４５−１と、
前記測定光１０６の中心部を遮光した照明状態とするリング絞り１４５−２とによって、照明状態を可変可能に構成することができる。
これにより、測定光１０６をリング形状に成形し、いわゆる輪帯照明を実現し、測定光１０６を被検査物１０７に対して斜めに照射することが可能になる。
その際、得られる断層画像は測定光１０６が被検査物１０７に対して斜めに照射した場合の戻り光１０８のみから構成される。
結果として、測定光１０６の光軸と略垂直とならない網膜１２７の層のコントラストが比較的高くなり、一つの断層画像の中でのコントラストのばらつきを改善することが可能になる。
（３）また、本実施形態の光断層画像撮像装置１００においては、前記照明状態可変手段１４５を、前記測定光１０６の中心部を遮光しない照明状態とする円形絞り１４５−１と、
前記測定光１０６の中心部を遮光した照明状態とする複数の開口を有する絞りとによって、照明状態を可変可能に構成することができる。
これにより、測定光１０６は複数の測定光に成形され、例えば四重極照明を実現し、測定光１０６を被検査物１０７に対して斜めに照射することが可能になる。その際、得られる断層画像は測定光１０６が被検査物１０７に対して斜めに照射した場合の戻り光１０８のみから構成される。
結果として、測定光１０６の光軸と略垂直とならない網膜の層のコントラストが比較的高くなり、一つの断層画像の中でのコントラストのばらつきを改善することが可能になる。
（４）また、本実施形態の光断層画像撮像装置１００においては、前記それぞれの絞りを、交換可能に構成することができる。
これにより、照明状態を変更するに際して、様々な絞り手段と交換して必要とされる照明状態を実現することができる。例えば、様々な径のリング絞り１４５−２や、四重極絞り等を使用することができる。
結果として、各々の被検査物１０７に対して最適な照明状態を選択し、適切な断層画像を取得することが可能になる。
（５）また、本実施形態の光断層画像撮像装置１００においては、前記光強度可変手段を、制御手段によって前記測定光１０６の強度が制御可能に構成することができる。
これにより、測定光１０６の強度を自動的に一定に保つことができる。結果として、取得する断層像のコントラストを自動的に保つことが可能になる。
（６）また、本実施形態の光断層画像撮像装置１００においては、前記光強度可変手段１４４を、減光フィルターによって構成することができる。
これにより、容易に安定して測定光１０６の強度を可変することができる。
（７）また、本実施形態の光断層画像撮像装置１００においては、
前記戻り光１０８と前記参照光１０５とを用い、前記戻り光１０８と前記参照光１０５とが光干渉した光波形を得て前記光波形を電気信号に変換する光電変換回路１２２と、
前記光電変換回路により変換された前記電気信号をデジタル値に変換するＡＤコンバータ１２８と、
前記ＡＤコンバータ１２８における前記電気信号の増幅率を制御する増幅率制御手段と、を有する構成とすることができる。
これにより、電気信号の振幅に応じて、適切にデジタル値に変換することができる。結果として、高精度な断層像を取得することが可能になる。
（８）また、本実施形態の光断層画像撮像装置１００においては、
前記光源１０１からの光を前記測定光１０６と前記参照光１０５とに分割される光路まで導く光路と、
前記測定光１０６を前記被検査物１０７まで導く光路と、前記戻り光１０８を前記光電変換回路まで導く光路と、前記参照光１０５を前記光電変換回路まで導く光路と、における少なくとも何れかの光路が、光ファイバーによって構成することができる。
これにより、小型で安定した光断層画像撮像装置１００を実現することが可能になる。
（９）また、本実施形態の光断層画像の撮像方法は、光源１０１からの光を測定光１０６と参照光１０５とに分割し、前記測定光１０６を被検査物１０７に導くと共に前記参照光を参照ミラー１１４に導き、
前記被検査物１０７によって反射あるいは散乱された前記測定光１０６による戻り光１０８と、前記参照ミラー１１４によって反射された参照光とを用い、
前記戻り光１０８と前記参照光１０５とが光干渉した光波形を得て前記光波形を電気信号に変換する光電変換回路を用いて電気信号に変換し、前記電気信号により前記被検査物の断層画像を撮像する光断層画像の撮像方法を、
つぎの第１から第４の工程により構成することができる。
まず、第１の工程において、前記測定光１０６を被検査物１０７に導く光路中に配設された光強度可変手段１４４を用い、前記測定光１０６の強度を可変する。
次に、第２の工程において、前記光強度可変手段１４４を通過した前記測定光１０６の前記被検査物１０７に対する照明状態を、
該測定光１０６の中心部を遮光しない照明状態と遮光した照明状態とに可変する、交換可能とされた絞りにより構成された照明状態可変手段１４５を用い、
前記測定光１０６の中心部を遮光しない照明状態により、第一の断層画像１５１の撮像に用いる電気信号を取得する。
次に、第３の工程において、前記照明状態可変手段を用い、前記測定光１０６の中心部を遮光した照明状態により、第二の断層画像１５２の撮像に用いる電気信号を取得する。
次に、第４の工程において、前記第一の断層画像１５１の撮像に用いる電気信号と、前記第二の断層画像１５２の撮像に用いる電気信号との振幅の異なる電気信号に対し、
重み付けをしてこれらを演算により足し合わせることによってコントラストを調整し、第三の断層画像１５３を形成する。
以上によれば、第一の断層画像１５１と第二の断層画像１５２とのコントラストが著しく異なる場合であっても重み付けをし、
上記第一断層画像１５１と第二の断層画像１５２の撮像に用いる電気信号を演算により足し合わせることで、最終的にコントラストが高い断層画像を得ることが可能になる。
（１０）また、本実施形態の光断層画像の撮像方法においては、前記第１の工程から前記第４の工程のうち、少なくとも一つの工程を自動的に行うように構成することができる。
これにより、断層画像のコントラストを自動的に高く保つことが可能になる。
【実施例】
【００１１】
つぎに、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１においては、本発明を適用した光断層画像撮像装置（ＯＣＴ装置）について説明する。
本実施例においては、特に眼の網膜の断層像を取得するＴＤ−ＯＣＴ（Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ）について説明する。
但し、本発明はこのようなＴＤ−ＯＣＴだけでなく、ＦＤ−ＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ）にも適用することができる。
【００１２】
まず、本実施例におけるＯＣＴ装置の光学系の全体の概略構成について説明する。
図１に、本実施例におけるＯＣＴ装置の光学系全体の概略構成について説明する図を示す。
図１において、１００はＯＣＴ装置、１０３ビームスプリッタ、１０５は参照光、１０６は測定光、１０７は眼、１０８は戻り光、１１０はシングルモードファイバー、１１１、１２０はレンズ、１１４はミラーである。
１１５は分散補償用ガラス、１１６は音響光学変調素子、１１７は電動ステージ、１１９はＸＹスキャナ、１２２はバランスドディテクタ、１２３はアンプ、１２４はフィルター、１２８はＡＤコンバータ、１２５はパソコンである。１２６は角膜、１２７は網膜、１３８はディテクター、１４４は可変減光フィルターある。
１４５は照明状態可変手段であり、円形絞り１４５−１とリング絞り１４５−２で構成されている。
【００１３】
本実施例のＯＣＴ装置１００は、図１に示されるように、全体としてマッハツェンダー干渉系を構成している。
図中、光源１０１から出射した光がビームスプリッタ１０３−１によって参照光１０５と測定光１０６とに分割される。
測定光１０６は、観察対象である眼１０７によって反射あるいは散乱された戻り光１０８となって戻され、ビームスプリッタ１０３−３によって戻り光（第１の戻り光）１０８−１と戻り光１０８−２（第２の戻り光）に分割される。
そして、これらの戻り光のうち戻り光１０８−１はビームスプリッタ１０３−２によって、参照光１０５と合波される。
参照光１０５と戻り光１０８−１とは合波された後、ビームスプリッタ１０３−２によって分割され、光電変換回路によるバランスドディテクタ１２２に入射される。
バランスドディテクタ１２２は光強度を電圧に変換し、その信号を用いて、眼１０７の断層像が構成される。
【００１４】
つぎに、光源１０１の周辺について説明する。
光源１０１は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ）である。
波長は８３０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。ここで、バンド幅は、得られる断層像の光軸方向の分解能に影響するため、重要なパラメーターである。
また、光源の種類は、ここではＳＬＤを選択したが、低コヒーレント光が出射できればよく、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等も用いることができる。
また、波長は眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適する。さらに波長は、得られる断層像の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましく、ここでは８３０ｎｍとする。観察対象の測定部位によっては、他の波長を選んでも良い。
光源１０１から出射された光はシングルモードファイバー１１０−１を通して、レンズ１１１−１に導かれ、ビーム径４ｍｍの平行光になるよう、調整される。
【００１５】
つぎに、参照光１０５の光路について説明する。
ビームスプリッタ１０３−１によって分割された参照光１０５は参照ミラー１１４−１〜１１４−５に連続して入射され、方向を変えることで、ビームスプリッタ１０３−２により、バランスドディテクタ１２２に入射される。
ここで、１１５−１〜１１５−２は分散補償用ガラスである。分散補償用ガラス１１５−１の長さはＬ１であり、一般的な眼の奥行きの２倍と等しいことが望ましい。
分散補償用ガラス１１５−１は眼１０７に測定光１０６が往復した時の分散を、参照光１０５に対して補償するものである。
ここでは、日本人の平均的な眼球の直径とされる２３ｍｍの２倍のＬ１＝４６ｍｍとする。
さらに、１１７−１は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、参照光１０５の光路長を、調整・制御することができる。
【００１６】
つぎに、参照光１０５の変調方法について説明する。
ここで、１１６−１、１１６−２は音響光学変調素子、１１６−３は音響光学変調素子のコントローラである。
また、２つの音響光学変調素子１１６−１、１１６−２を光の周波数のシフターとして用いている。
音響光学変調素子１１６−１、１１６−２のシフト周波数はそれぞれ＋４１ＭＨｚ、−４０ＭＨｚであり、結果として、参照光１０５の周波数は１ＭＨｚシフトされる。
また、分散補償用ガラス１１５−２は、眼１０７のスキャンに用いられるレンズ１２０−１、１２０−２の分散補償を行うためのものである。
【００１７】
つぎに、本発明の特徴である測定光１０６の光路について説明する。
ビームスプリッタ１０３−１によって分割された測定光１０６は、分散補償ガラス１１５−３を通り、ビームスプリッタ１０３−３で反射され、可変減光フィルター１４４を通って減光される。
ここで、可変減光フィルター１４４は眼１０７に入射する測定光１０６の強度を可変させる目的で設置されている。
また、可変減光フィルター１４４はパソコン１２５と電気的に制御可能に接続されている。
ここで、分散補償ガラス１１５−３は音響光学変調素子１１６−１、１１６−２の分散を補償するものである。
次に、測定光１０６は円形絞り１４５−１を通過することで、測定光１０６のビーム形状は円形状に成形される。
円形絞り１４５−１は、ここでは照明状態を可変する手段として設置されており、交換可能な状態で設置されている。
円形絞り１４５−１及び照明状態を可変する手段についての役割については本発明の特徴であり、後に詳しく述べる。
次に、測定光１０６はＸＹスキャナ１１９のミラーに入射される。
ここでは、簡単のため、ＸＹスキャナ１１９は一つのミラーとして記したが、実際にはＸスキャン用ミラーとＹスキャン用ミラーとの２枚のミラーが近接して配置され、網膜１２７上を光軸に垂直な方向にラスタースキャンするものである。
また、測定光１０６の中心はＸＹスキャナ１１９のミラーの回転中心と一致するように調整されている。
レンズ１２０−１、１２０−２は網膜１２７を走査するための光学系であり、測定光１０６を角膜１２６の付近を支点として、網膜１２７をスキャンする役割がある。
ここでは、レンズ１２０−１、１２０−２の焦点距離はそれぞれ５０ｍｍ、５０ｍｍである。
【００１８】
測定光１０６は眼１０７に入射すると、網膜１２７からの反射や散乱により戻り光１０８となる。
さらに、戻り光１０８はビームスプリッタ１０３−３によって戻り光（第１の戻り光）１０８−１と戻り光（第２の戻り光）１０８−２とに分割され、その一方である戻り光１０８−２は、ビームスプリッタ１０３−１で透過され、ディテクター１３８に導かれる。
ここで、ディテクター１３８は、例えば高速・高感度な光センサであるＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）が用いられる。
また、もう一方の戻り光１０８−１はバランスドディテクタ１２２に導かれる。また、１１７−２は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、付随するレンズ１２０−２の位置を、調整・制御することができる。ここで、レンズ１２０−２は、電動ステージ１１７−２を用いて、位置を調整することで、各被険者の眼１０７が屈折異常を有していても、測定光１０６を網膜１２７に集光し、ＯＣＴ装置１００がＯＣＴ像を取得することが可能になる。
【００１９】
つぎに、本実施例のＯＣＴ装置における測定系の構成について説明する。
ＯＣＴ装置１００は、マッハツェンダー干渉系による干渉信号の強度から構成される断層像（ＯＣＴ像）を取得することができる。
その測定系について説明すると、網膜１２７にて反射や散乱された光である戻り光１０８は、ビームスプリッタ１０３−３で戻り光１０８−１と戻り光１０８−２に、分割される。
この分割された戻り光のうちの戻り光１０８−１は、さらにビームスプリッタ１０３−２によって分割される。一方、参照光１０５もビームスプリッタ１０３−２によって分割される。
ここで、参照光１０５と戻り光１０８−１とはビームスプリッタ１０３−２の後方で合波されるように調整される。
そして、レンズ１１１−２〜１１１−３で集光され、光ファイバー１１０−２と１１０−３とを介して、バランスドディテクタ１２２に導かれ、参照光１０５と戻り光１０８−１とが合波された光の強度が電圧に変換される。
【００２０】
得られた電圧信号はアンプ１２３にて増幅され、フィルター１２４にて必要な周波数成分を取り出し、ＡＤコンバータ１２８にて電圧信号はデジタル値に変換され、パソコン１２５にて復調及びデータ処理を行い断層像を形成する。
ここでは、上記説明したように参照光１０５は周波数１ＭＨｚのシフトを受けている。
そのため、上記得られる電圧信号は１ＭＨｚのビート信号となり、戻り光１０８−１は通常微弱であるが、参照光１０５は大きいので、検出感度を増大させることができる。
上記フィルター１２４は、ここでは１ＭＨｚのバンドパスフィルタを用い、余計な周波数成分をカットすることで、ビート信号の高感度検出を図っている。
【００２１】
また、上記説明したビームスプリッタ１０３−３で分割されたもう一方の戻り光１０８−２は、ビームスプリッタ１０３−１を通り、レンズ１１１−４で集光され、光ファイバー１１０−４を通って、ディテクター１３８に導かれる。
さらにディテクター１３８はＡＤコンバータ１２８とパソコン１２５とに電気的に接続され、上記干渉信号と同様に、戻り光１０８−２の強度を記録及び表示を行うことができる。
また、ディテクター１３８で得られる信号は、網膜１２７での反射や散乱による戻り光１０８−２の強度信号であり、上記干渉信号と異なり、深さ分解能を持たない。
【００２２】
つぎに、本実施形態における光断層画像撮像装置（ＯＣＴ装置）を用いた光断層画像の撮像方法について説明する。
ＯＣＴ装置１００は電動ステージ１１７−１とＸＹスキャナ１１９とを制御することで、網膜１２７の所望の部位の断層像を取得することができる（図１）。
ここでは、図２を用いて網膜１２７の断層像（光軸に平行な面）の取得方法について説明する。
図２（ａ）は眼１０７の模式図であり、ＯＣＴ装置１００によって観察されている様子（１４３）を示している。
図２（ａ）に示すように、測定光１０６は角膜１２６を通して、網膜１２７に入射すると様々な位置における反射や散乱により戻り光１０８となり、それぞれの位置での時間遅延を伴って、バランスドディテクタ１２２に到達する。
ここでは、光源１０１のバンド幅が広く、コヒーレンス長が短いために、参照光路の光路長と測定光路の光路長とが等しい場合のみに、バランスドディテクタ１２２にて、干渉信号が検出できる。上述のように、参照光１０５の周波数は測定光１０６に対して、１ＭＨｚシフトされているので、干渉信号は１ＭＨｚのビート信号となる。
【００２３】
さらに、図２（ｂ）に示すように、ＸＹスキャナ１１９のＸ軸を駆動しながら、該干渉信号を検知すれば、該干渉信号はＸ軸の位置情報を持った信号となる。この信号の振幅を２乗し、復調することで、戻り光１０８の任意のＸＹ平面におけるＸ軸方向の強度分布が得られる。
さらに、電動ステージ１１７−１を用いて、参照光路の光路長を動かしながら、同様の動作を繰り返せば、ＸＺ面での戻り光１０８の強度の２次元分布が得られ、それはすなわち断層像１３２である（図２（ｃ））。
本来は、断層像１３２は上記説明したように、該干渉信号の強度をアレイ状に並べたものであり、例えば該干渉信号の強度をグレースケールに当てはめて、表示されるものである。ここでは得られた断層像の境界のみ強調して表示している。
【００２４】
つぎに、本発明の特徴であるＯＣＴ装置を用いた断層像の構成方法について、図３を用いて説明する。
図３（ａ）、図３（ｂ）はＯＣＴ装置１００の測定光学系を説明する図である。
中でも、図３（ａ）は上記に説明した、照明状態を可変する手段として、円形絞り１４５−１が用いられた場合を示している。
それに対して、図３（ｂ）は照明状態を可変する手段として、円形絞り１４５−１の代わりにリング絞り１４５−２が用いられた場合である。
【００２５】
まず、図３（ａ）に示した、照明状態を可変する手段として、円形絞り１４５−１が用いられた場合について説明する。
測定光１０６は可変減光フィルター１４４を通って減光され、円形絞り１４５−１によってビーム形状を円形に成形され、網膜１２７に入射される。
ビーム形状は図３（ａ）に記した通りである。ここで、測定光１０６の強度は安全上の観点から７００μＷ以下に調整される。
しかし、バランスドディテクタ１２２のＳＮ比の観点から、測定光１０６の強度は大きい方が好ましい。
ここで、測定光１０６の強度は予め測定しておいても良いし、リアルタイムに測定（不図示）しても良い。
図４（ａ）に、この状態で取得される断層画像を第一の断層像１５１とした模式図を示す。
図４（ａ）はバランスドディテクタ１２２で得られた電気信号の振幅を強度をグレースケールに当てはめて画像化し、その画像の境界のみを模式的に表示している。
また、その境界の太さは断層画像のコントラストを表している。
図４（ａ）に示しているとおり、測定光１０６の光軸に略垂直な部位はコントラストが高く、そうではない部位はコントラストが比較的低くなっている。
ここでは、説明のために、コントラストの差異を誇張して表現している。
【００２６】
つぎに、図３（ｂ）に示した、照明状態を可変する手段として、円形絞り１４５−１と交換してリング絞り１４５−２が用いられた場合について説明する。
リング絞り１４５−２は、いわゆる輪帯照明を行うために設置され、ここでは測定光１０６を網膜１２７に対して斜方から入射させることを目的にしている。
測定光１０６は可変減光フィルター１４４を通って減光され、リング絞り１４５−２によってビーム形状をリング形状に成形され、網膜１２７に入射される。
ビーム形状は図３（ｂ）に記した通りである。
ここで、測定光１０６の強度は安全上の観点から７００μＷ以下に調整される。ここでは、リング絞り１４５−２において、測定光１０６の強度が減少するため、眼１０７に入射する強度可変減光フィルター１４４を調整し、再び７００μＷ程度とする。
また、ここでもバランスドディテクタ１２２のＳＮ比の観点から、測定光１０６の強度は大きい方が好ましい。
図４（ｂ）に、この状態で取得される断層画像を第二の断層像１５２とした模式図を示す。
図４（ｂ）は戻り光１０８の強度をグレースケールに当てはめて、その境界のみを模式的に表示している。
また、その境界の太さは断層画像のコントラストを表している。
図４（ｂ）に示しているとおり、リング絞り１４５−２によって遮光されていない部位はコントラストが高く、そうではない部位はコントラストが比較的低くなっている様子をあらわしている。
ここでも、説明のために、コントラストの差異を誇張して表現している。
また、ここでは上記した第一の断層画像を取得する場合と比較して、バランスドディテクタ１２２で得られる電気信号の振幅が小さくなるため、ＡＤコンバータ１２８の増幅率を増幅率制御手段等により適切に設定する必要がある。
【００２７】
次に、上記で説明した第一の断層像と第二の断層像とから第三の断層像を構成する方法を説明する。
基本的には、第一の断層像と第二の断層像との加算処理である。
しかし、第一の断層像と第二の断層像とではバランスドディテクタ１２２で得られる電気信号の振幅が異なるため、適宜重み付けをして足し合わせ、コントラストが良好になるよう調整することを特徴とする。
【００２８】
より具体的には、本構成方法は以下の（１）〜（５）の工程を、例えば連続して行うものである。
或いは、適宜工程を戻って行うこともできる。また、コンピュータ等を用いて、以下の工程を自動的に行うように構成してもよい。
該工程のフローを図５（ａ）に示す。
（１）上記説明したように、円形絞り１４５−１を用いて第一の断層像１５１を取得する。
（２）上記説明したように、円形絞り１４５−１と交換してリング絞り１４５−２を用いて第二の断層像１５２を取得する。
（３）第一の断層像１５１と第二の断層像１５２とを重み付けして加算して、第三の断層像１５３を得る。ここで、該重み付けは第三の断層像１５３のコントラストが全体的に良好になるよう調整する。
図４（ｃ）に、ここで得られた第三の断層像の模式図を示す。
コントラストが良好になっている様子が観察できる。
また、測定光１０６を網膜１２７に対して斜方から入射させるため、上述のリング絞り１４５−２の代わりに、複数の開口を有する絞りとして、例えば四重極絞り（不図示）を用いてもよい。
図５（ｂ）に、四重極絞りビーム形状を示す。
このような絞りは、リング絞りと同種の効果が得られる。したがって、場合によってリング絞りと四重極絞りとを使い分けをすることができる。
【００２９】
［実施例２］
実施例２においては、実施例１で示した光路のいずれかを光ファイバーによって構成した構成例について説明する。
図６に、本実施例におけるＯＣＴ装置の光学系全体の概略構成について説明する図を示す。
図６には、図１に示した実施例１の構成と同一または対応する構成には同一の符号が付されているから、重複する構成についての説明は省略する。図６において、２００はＯＣＴ装置、１３０はシングルモードファイバー、１３１は光カプラーである。
【００３０】
本実施例においては、ＯＣＴ装置２００は、被検眼における眼１０７の網膜１２７の断層像を取得する装置として用いられている。
また、本実施例においては、光学系の一部を光ファイバーを用いて、構成することにより、装置の小型化が図られている。光ファイバーを用いていることを除けば、実施例１と基本的構成において差異のない構成を備えている。
【００３１】
つぎに、本実施例のＯＣＴ装置における光学系の構成について説明する。
まず、最初に、ＯＣＴ装置２００の構成を大まかに説明する。本実施例のＯＣＴ装置２００は、図６に示されるように、全体として、マッハツェンダー干渉系を構成している。
図６において、測定光１０６は観察対象である眼１０７によって反射や散乱により戻り光１０８−１となって戻された後、光カプラー１３１−２によって、参照光１０５と合波される。
参照光１０５と戻り光１０８−１とは合波された後、分割され、バランスドディテクタ１２２に入射される。バランスドディテクタ１２２にて得られた光強度を用いて、眼１０７の断層像が構成される。
【００３２】
次に、光源１０１の周辺について説明する。
光源１０１自体は実施例１と同様である。光源１０１から出射された光はシングルモードファイバー１３０−１を通して、光カプラー１３１−１に導かれ、強度比９０：１０で分割され、それぞれ測定光１０６、参照光１０５となる。
次に、参照光１０５の光路について説明する。
参照光１０５は光カプラー１３１−１にて分割された後、シングルモードファイバー１３０−２を通して、レンズ１３５−１に導かれ、ビーム径４ｍｍの平行光になるよう、調整される。
電動ステージ１１７−１及びそれに付帯するミラー１１４−１、１１４−２、分散補償用ガラス１１５−１は実施例１と同様なので説明は省略する。
参照光１０５は分散補償用ガラス１１５−２を通った後、レンズ１３５−２を用いてシングルモードファイバー１３０−６に導かれる。
さらに、音響光学変調素子１３３−１、シングルモードファイバー１３０−７を通って、光カプラー１３１−２に入射される。ここで音響光学変調素子１３３−１は光ファイバ用のものであり、コントローラ１３３−２を用いて、１ＭＨｚの周波数シフトを行うことができる。
従って、ここで得られる参照光１０５は実施例１と同様である。
【００３３】
つぎに、本発明の特徴である測定光１０６の光路について説明する。
光カプラー１３１−１によって分割された測定光１０６はシングルモードファイバー１３０−３を通って光カプラー１３１−３に入射される。
その後、シングルモードファイバー１３０−４を通って、レンズ１３５−３に導かれ、ビーム径４ｍｍの平行光になるよう、調整される。
さらに、分散補償用ガラス１１５−３を通ったあと、可変減光フィルター１４４を通って減光される。また、可変減光フィルター１４４はパソコン１２５と電気的に制御可能に接続されている。
次に、測定光１０６は円形絞り１４５−１を通過することで、測定光１０６のビーム形状は所望の形状に成形される。
円形絞り１４５−１は、ここでは照明状態を可変する手段として設置されており、交換可能な状態で設置されている。
次に、測定光１０６はＸＹスキャナ１１９のミラーに入射される。
可変減光フィルター１４４から眼１０７までの間の光学系は実施例１と同様であるため、詳しい説明は省略する。
ここで、分散補償用ガラス１１５−３は音響光学変調素子１３３−１の分散を補償するものである。
ここでは、測定光１０６が分散補償用ガラス１１５−３を往復するため、分散補償用ガラス１１５−３の厚さは音響光学変調素子１３３−１のガラスの半分の厚みになっている。
測定光１０６が眼１０７に入射すると、網膜１２７からの反射や散乱により戻り光１０８となる。
さらに、戻り光１０８は光カプラー１３１−３を通って、光カプラー１３１−２に導かれる。
【００３４】
つぎに、本実施例のＯＣＴ装置における測定系の構成について説明する。
ＯＣＴ装置２００はマッハツェンダー干渉系による干渉信号の強度から構成される断層像（ＯＣＴ像）を取得することができる。
その測定系について説明する。網膜１２７にて反射や散乱された光である戻り光１０８の一方である戻り光１０８−１は、光カプラー１３１−２によって、参照光１０５と合波され、さらに５０：５０に分割される。
次に、シングルモードファイバー１３０−８、１３０−９を通って、バランスドディテクタ１２２に導かれる。参照光１０５と戻り光１０８−１とが合波された光の強度が電圧に変換される。
得られた電圧信号はアンプ１２３にて増幅され、フィルター１２４にて必要な周波数成分を取り出し、ＡＤコンバータ１２８で、電圧信号はデジタル値に変換され、パソコン１２５にて復調及びデータ処理を行い断層像を形成する。
また、上記説明した戻り光１０８のもう一方の戻り光１０８−２は、光カプラー１３１−１を通り、光ファイバー１３０−１０を通って、ディテクター１３８に導かれる。
さらに、ディテクター１３８はパソコン１２５に上記干渉信号と同様に、電気的に接続され、戻り光１０８−２の強度を記録及び表示を行うことができる。また、ディテクター１３８で得られる信号は、網膜１２７での反射や散乱による戻り光１０８−２の強度信号であり、上記干渉信号と異なり、深さ分解能を持たない。
【００３５】
なお、本発明の特徴である断層像の取得方法の詳細は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
また、断層像の構成方法の詳細は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例１における光断層画像撮像装置（ＯＣＴ装置）の光学系全体の概略構成について説明する図である。
【図２】本発明の実施例１における光断層画像撮像装置（ＯＣＴ装置）を用いた断層像の取得方法を説明する図である。
【図３】本発明の実施例１における光断層画像撮像装置（ＯＣＴ装置）を用いた画像の構成方法を説明する図であり、図３（ａ）、図３（ｂ）はＯＣＴ装置の測定光学系を説明する図である。
【図４】本発明の実施例１における光断層画像撮像装置（ＯＣＴ装置）を用いた画像の構成方法を説明する図である。図４（ａ）は取得される断層画像における第一の断層像の模式図、図４（ｂ）は取得される断層画像における第二の断層像の模式図、図４（ｃ）は取得される断層画像における第三の断層像の模式図である。
【図５】本発明の実施例１における光断層画像撮像装置（ＯＣＴ装置）を用いた画像の構成方法を説明する図である。図５（ａ）は第一の断層像と第二の断層像とから第三の断層像を構成する方法を説明する工程フローを示す図、図５（ｂ）は測定光を網膜に対して斜方から入射させるため、四重極絞りを用いた際ののビーム形状を示す図。
【図６】本発明の実施例２における光断層画像撮像装置（ＯＣＴ装置）の光学系全体の概略構成について説明する図である。
【符号の説明】
【００３７】
１００、２００：ＯＣＴ装置
１０１：光源
１０３：ビームスプリッタ
１０５：参照光
１０６：測定光
１０７：眼
１０８：戻り光
１１０、１３０：シングルモードファイバー
１１１、１２０、１３５：レンズ
１１４：ミラー
１１５：分散補償用ガラス
１１６、１３３：音響光学変調素子
１１７：電動ステージ
１１９：ＸＹスキャナ
１２２：バランスドディテクタ
１２３：アンプ
１２４：フィルター
１２５：パソコン
１２６：角膜
１２７：網膜
１２８：ＡＤコンバータ
１３１：光カプラー
１３２：断層像
１３８：ディテクター
１４４：可変減光フィルター
１４５：照明状態可変手段
１４５−１：円形絞り
１４５−２：リング絞り
１５１：第一の断層像
１５２：第二の断層像
１５３：第三の断層像
【図１】
2010012166.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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