(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光干渉断層法を用いて被検査物を撮像する撮像装置であって、
測定光を照射した前記被検査物からの戻り光と該測定光に対応する参照光とを合成した合成光と前記参照光とのいずれかを検出する検出手段と、
前記検出手段により前記合成光を検出する状態と前記参照光を検出する状態とのいずれか一方に切り替える切替手段と、
前記参照光を検出する状態において前記被検査物に照射するための測定光の光量と閾値とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較の結果として前記被検査物に照射するための測定光の光量が前記閾値以下である場合に、前記検出手段により前記参照光を検出する状態から前記合成光を検出する状態に切り替えるように、前記切替手段を制御する制御手段と、
前記合成光を検出する状態において前記検出手段により前記合成光を検出した後に、前記合成光の強度に基づく前記被検査物の断層画像の情報から、前記参照光の強度に基づく情報が低減された断層画像を取得する取得手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記参照光を検出する状態において前記被検査物に照射するための測定光の光量を検出する光量検出手段を更に有し、
前記比較手段が、前記検出された光量と前記閾値とを比較し、
前記制御手段が、前記比較手段による比較の結果として前記検出された光量が前記閾値以下である場合に、前記検出手段により前記参照光を検出する状態から前記合成光を検出する状態に切り替えるように、前記切替手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記測定光を２つの光に分割する分割手段を更に有し、
前記光量検出手段が、前記２つの光のうち一方の光の光量を前記測定光の光量として検出することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記参照光の光路に設けられ、前記参照光の透過率を変更可能な透過率変更部材を更に有し、
前記取得手段が、前記合成光の強度に基づく前記被検査物の断層画像の情報から、前記透過率変更部材を透過した前記参照光の強度に基づく情報が低減された断層画像を取得することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御手段が、前記測定光の光路を変更して、前記検出手段により前記合成光を検出する状態から前記参照光を検出する状態に切り替えるように、前記切替手段を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記切替手段が、前記測定光を前記被検査物で走査する走査手段を含み、
前記制御手段が、前記測定光を光路から外して前記被検査物に照射しないように前記走査手段を制御することにより、前記検出手段により前記合成光を検出する状態から前記参照光を検出する状態に切り替えることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記切替手段が、前記測定光の光路に設けられ、前記測定光を遮蔽可能な遮蔽手段を含み、
前記制御手段が、前記遮蔽手段を制御して前記測定光を遮蔽することにより、前記検出手段により前記合成光を検出する状態から前記参照光を検出する状態に切り替えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記切替手段が前記検出手段により前記合成光を検出する状態に切り替えている場合に、前記検出手段により前記合成光を検出する状態と前記戻り光を検出する状態とのいずれか一方に切り替える第２の切替手段を更に有し、
前記取得手段が、前記合成光の強度に基づく前記被検査物の断層画像の情報から、前記参照光の自己相関成分の強度に基づく情報及び前記戻り光の自己相関成分の強度に基づく情報が低減された断層画像を取得することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第２の切替手段が、前記参照光の透過率を変更可能な透過率変更手段を含み、
前記制御手段が、前記透過率変更手段を制御して前記参照光の透過率を変更することにより、前記検出手段により前記合成光を検出する状態から前記戻り光を検出する状態に切り替えることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記合成光を検出する状態において前記検出手段により前記合成光を検出した後に、前記合成光の強度に基づく前記被検査物の断層画像の情報から、前記参照光の自己相関成分の強度に基づく情報を減算する減算手段を更に有し、
前記取得手段が、前記減算手段による減算の結果に基づいて、前記低減された断層画像を取得することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記減算手段による減算の結果を前記参照光の自己相関成分の強度に基づく情報で規格化する規格化手段と、
前記規格化手段による規格化の結果をフーリエ変換する変換手段と、を更に有し、
前記取得手段が、前記変換手段の変換結果に基づいて、前記低減された断層画像を取得することを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記制御手段が、前記比較手段による比較の結果として前記被検査物に照射するための測定光の光量が前記閾値を超える場合に、前記参照光を検出する状態から前記合成光を検出する状態に切り替えずに、前記参照光を検出する状態においてエラー処理を行うことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１３】
光干渉断層法を用いて被検査物を撮像する撮像装置であって、
測定光を照射した前記被検査物からの戻り光と該測定光に対応する参照光とを合成した合成光と前記参照光とのいずれかを検出する検出手段と、
前記検出手段により前記合成光を検出する状態と前記参照光を検出する状態とのいずれか一方に切り替える切替手段と、
前記参照光を検出する状態において前記被検査物に照射するための測定光の光量と閾値とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較の結果として前記被検査物に照射するための測定光の光量が前記閾値を超える場合に、前記検出手段により前記参照光を検出する状態から前記合成光を検出する状態に切り替えずに、前記参照光を検出する状態においてエラー処理を行う制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１４】
前記制御手段が、前記比較手段による比較の結果として前記被検査物に照射するための測定光の光量が前記閾値を超える場合に、前記参照光を検出する状態において前記検出手段による光の検出の中止を前記エラー処理として行うことを特徴とする請求項１２あるいは１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記被検査物に対して前記測定光を走査する走査手段を更に有し、
前記制御手段が、前記比較手段による比較の結果として前記被検査物に照射するための測定光の光量が前記閾値を超える場合に、前記参照光を検出する状態において前記走査手段を初期位置に戻すことを前記エラー処理として行うことを特徴とする請求項１２あるいは１３に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記参照光の光路に設けられた参照ミラーを更に有し、
前記制御手段が、前記比較手段による比較の結果として前記被検査物に照射するための測定光の光量が前記閾値を超える場合に、前記参照光を検出する状態において前記参照ミラーを初期位置に戻すことを前記エラー処理として行うことを特徴とする請求項１２あるいは１３に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記制御手段が、前記合成光を検出する状態において前記合成光の光量が閾値を超える場合に、前記合成光を検出する状態から前記参照光を検出する状態に切り替えるように、前記切替手段を制御することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記被検査物は、眼であることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１９】
光干渉断層法を用いて被検査物を撮像する撮像方法であって、
測定光を照射した前記被検査物からの戻り光と該測定光に対応する参照光とを合成した合成光と前記参照光とのいずれかを検出する検出手段により前記参照光を検出する工程と、
前記参照光を検出する状態において前記被検査物に照射するための測定光の光量と閾値とを比較する工程と、
前記比較する工程における比較の結果として前記被検査物に照射するための測定光の光量が前記閾値以下である場合に、前記検出手段により前記参照光を検出する状態から前記合成光を検出する状態に切り替える工程と、
前記合成光を検出する状態において前記検出手段により前記合成光を検出した後に、前記合成光の強度に基づく前記被検査物の断層画像の情報から、前記参照光の強度に基づく情報が低減された断層画像を取得する工程と、
を有することを特徴とする撮像方法。
【請求項２０】
前記参照光を検出する状態において前記被検査物に照射するための測定光の光量を検出する工程を更に有し、
前記比較する工程において、前記検出された光量と前記閾値とを比較し、
前記切り替える工程において、前記比較する工程における比較の結果として前記検出された光量が前記閾値以下である場合に、前記検出手段により前記参照光を検出する状態から前記合成光を検出する状態に切り替えることを特徴とする請求項１９に記載の撮像方法。
【請求項２１】
前記合成光を検出する状態において前記検出手段により前記合成光を検出した後に、前記合成光の強度に基づく前記被検査物の断層画像の情報から、前記参照光の自己相関成分の強度に基づく情報を減算する工程を更に有し、
前記取得する工程において、前記減算する工程における減算の結果に基づいて、前記低減された断層画像を取得することを特徴とする請求項１９あるいは２０に記載の撮像方法。
【請求項２２】
前記切り替える工程において、前記比較する工程における比較の結果として前記被検査物に照射するための測定光の光量が前記閾値を超える場合に、前記参照光を検出する状態から前記合成光を検出する状態に切り替えずに、前記参照光を検出する状態においてエラー処理を行うことを特徴とする請求項１９乃至２１のいずれか１項に記載の撮像方法。
【請求項２３】
光干渉断層法を用いて被検査物を撮像する撮像方法であって、
測定光を照射した前記被検査物からの戻り光と該測定光に対応する参照光とを合成した合成光と前記参照光とのいずれかを検出する検出手段により前記参照光を検出する工程と、
前記参照光を検出する状態において前記被検査物に照射するための測定光の光量と閾値とを比較する工程と、
前記比較する工程における比較の結果として前記被検査物に照射するための測定光の光量が前記閾値を超える場合に、前記検出手段により前記参照光を検出する状態から前記合成光を検出する状態に切り替えずに、前記参照光を検出する状態においてエラー処理を行う工程と、
を有することを特徴とする撮像方法。
【請求項２４】
前記比較する工程における比較の結果として前記被検査物に照射するための測定光の光量が前記閾値を超える場合に、前記参照光を検出する状態において前記検出手段による光の検出の中止を前記エラー処理として行うことを特徴とする請求項２２あるいは２３に記載の撮像方法。
【請求項２５】
前記比較する工程における比較の結果として前記被検査物に照射するための測定光の光量が前記閾値を超える場合に、前記参照光を検出する状態において前記被検査物に対して前記測定光を走査する走査手段を初期位置に戻すことを前記エラー処理として行うことを特徴とする請求項２２あるいは２３に記載の撮像方法。
【請求項２６】
前記比較する工程における比較の結果として前記被検査物に照射するための測定光の光量が前記閾値を超える場合に、前記参照光を検出する状態において前記参照光の光路に設けられた参照ミラーを初期位置に戻すことを前記エラー処理として行うことを特徴とする請求項２２あるいは２３に記載の撮像方法。
【請求項２７】
前記合成光を検出する状態において前記合成光の光量が閾値を超える場合に、前記合成光を検出する状態から前記参照光を検出する状態に切り替える工程を更に有することを特徴とする請求項１９乃至２６のいずれか１項に記載の撮像方法。
【請求項２８】
前記被検査物は、眼であることを特徴とする請求項１９乃至２７のいずれか１項に記載の撮像方法。
【請求項２９】
請求項１９乃至２８のいずれか１項に記載の撮像方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光干渉断層法を用いる撮像装置及び撮像方法に関し、特に、眼底や皮膚などの観察に用いられる光干渉断層法を用いる撮像装置及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、低コヒーレンス光による干渉を利用した光干渉断層法（ＯＣＴ：  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を用いる撮像装置（以下、ＯＣＴ装置とも呼ぶ。）、が実用化されている。これは、被検査物に入射する光の波長程度の分解能で断層像を取得できるため、被検査物の断層画像を高解像度に撮像することができる。
【０００３】
光源からの光は、ビームスプリッタなどの分割光路により、測定光と参照光とに分けられる。まず、測定光は、測定光路を介して眼などの被検査物に照射される。そして、被検査物からの戻り光は、検出光路を介して検出位置に導かれる。ここで、戻り光とは、被検査物に対する光の照射方向における界面に関する情報等が含まれる反射光や散乱光のことである。また、参照光は、参照光路を介して参照ミラーなどで反射され、検出位置に導かれる。戻り光と参照光との干渉光を検出器で検出し、解析することによって被検査物の断層画像を得ることができる。
【０００４】
被検査物における一点の測定に対して、参照ミラーを不連続に３回位置変化させて波長スペクトルを得た後、これらを演算することによって断層画像を得るＯＣＴ構成が、特許文献１に開示されている。
【０００５】
また、ＯＣＴ装置においては、参照ミラーを固定して、波長スペクトルを取得し、フーリエ変換により断層を計測するフーリエドメイン（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｄｏｍａｉｎ）方式のＯＣＴ装置（以下、これをＦＤ−ＯＣＴ装置と記す。）が、非特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されているＯＣＴ装置は、参照ミラーを移動させるため、深さ方向に一括して断層画像を取得することの出来るＦＤ−ＯＣＴ装置に比べると、測定に時間がかかる。なお、このＦＤ−ＯＣＴ装置には、分光器を用いる方式（後分光）や光源の波長を掃引する方式（先分光）とがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３２５８４９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ａ．Ｆ．Ｆｅｒｃｈｅｒ，Ｃ．Ｋ．Ｈｉｔｚｅｎｂｅｒｇｅｒ，Ｇ．Ｋａｍｐ，Ｓ．Ｙ．Ｅｌ−Ｚａｉａｔ，Ｏｐｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．１１７，４３‐４８，（１９９５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、ＦＤ−ＯＣＴ装置では、深さ方向に一括して断層画像を取得する際に、参照ミラーを固定して用いることができる。このとき、参照光と戻り光との自己相関成分がそれぞれ、参照光と戻り光との合成光にノイズとして含まれてしまう。ここで、一般的に、参照光の光量の方が戻り光の光量よりも大きい。このため、合成光から少なくとも参照光に由来するノイズを低減することが求められる。
【０００９】
本発明の目的の一つは、合成光から参照光の強度に基づく情報（例えば、自己相関成分）を除去し、精度の高い断層画像を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る撮像装置は、
光干渉断層法を用いて被検査物を撮像する撮像装置であって、
測定光を照射した前記被検査物からの戻り光と該測定光に対応する参照光とを合成した合成光と前記参照光とのいずれかを検出する検出手段と、
前記検出手段により前記合成光を検出する状態と前記参照光を検出する状態とのいずれか一方に切り替える切替手段と、
前記参照光を検出する状態において前記被検査物に照射するための測定光の光量と閾値とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較の結果として前記被検査物に照射するための測定光の光量が前記閾値以下である場合に、前記検出手段により前記参照光を検出する状態から前記合成光を検出する状態に切り替えるように、前記切替手段を制御する制御手段と、
前記合成光を検出する状態において前記検出手段により前記合成光を検出した後に、前記合成光の強度に基づく前記被検査物の断層画像の情報から、前記参照光の強度に基づく情報が低減された断層画像を取得する取得手段と、を有する。
また、別の本発明に係る撮像装置は、
光干渉断層法を用いて被検査物を撮像する撮像装置であって、
測定光を照射した前記被検査物からの戻り光と該測定光に対応する参照光とを合成した合成光と前記参照光とのいずれかを検出する検出手段と、
前記検出手段により前記合成光を検出する状態と前記参照光を検出する状態とのいずれか一方に切り替える切替手段と、
前記参照光を検出する状態において前記被検査物に照射するための測定光の光量と閾値とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較の結果として前記被検査物に照射するための測定光の光量が前記閾値を超える場合に、前記検出手段により前記参照光を検出する状態から前記合成光を検出する状態に切り替えずに、前記参照光を検出する状態においてエラー処理を行う制御手段と、を有する。
【００１１】
また、本発明に係る撮像方法は、
光干渉断層法を用いて被検査物を撮像する撮像方法であって、
測定光を照射した前記被検査物からの戻り光と該測定光に対応する参照光とを合成した合成光と前記参照光とのいずれかを検出する検出手段により前記参照光を検出する工程と、
前記参照光を検出する状態において前記被検査物に照射するための測定光の光量と閾値とを比較する工程と、
前記比較する工程における比較の結果として前記被検査物に照射するための測定光の光量が前記閾値以下である場合に、前記検出手段により前記参照光を検出する状態から前記合成光を検出する状態に切り替える工程と、
前記合成光を検出する状態において前記検出手段により前記合成光を検出した後に、前記合成光の強度に基づく前記被検査物の断層画像の情報から、前記参照光の強度に基づく情報が低減された断層画像を取得する工程と、を有する。
また、別の本発明に係る撮像方法は、
光干渉断層法を用いて被検査物を撮像する撮像方法であって、
測定光を照射した前記被検査物からの戻り光と該測定光に対応する参照光とを合成した合成光と前記参照光とのいずれかを検出する検出手段により前記参照光を検出する工程と、
前記参照光を検出する状態において前記被検査物に照射するための測定光の光量と閾値とを比較する工程と、
前記比較する工程における比較の結果として前記被検査物に照射するための測定光の光量が前記閾値を超える場合に、前記検出手段により前記参照光を検出する状態から前記合成光を検出する状態に切り替えずに、前記参照光を検出する状態においてエラー処理を行う工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、合成光から参照光の強度に基づく情報（例えば、自己相関成分）を除去し、精度の高い断層画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る光干渉断層法を用いる撮像装置を説明するための模式図である。
【図２】実施例１と２における光干渉断層法を用いる撮像装置の光学系を説明するための模式図である。
【図３】実施例１から３における参照光と戻り光との制御プロファイルを説明するためのタイミングチャートである。
【図４】実施例１における測定のフローチャートである。
【図５】実施例１における断層の構成と反射率および透過率の関係を説明するための模式図である。
【図６】実施例２における測定のフローチャートである。
【図７】実施例３における光干渉断層法を用いる撮像装置の光学系を説明するための模式図である。
【図８】実施例３における測定のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本実施形態に係るフーリエドメイン方式の光干渉断層法を用いる撮像装置について、図１を用いて説明する。ここで、図１（ａ）は、マイケルソン型の干渉計を表し、図１（ｂ）は、マッハツェンダー型の干渉計を表している。なお、図１（ａ）は、分割部２１と合成部２２とが共通の部材で構成されている。一方、図１（ｂ）は、分割部２１と合成部２２とが別々の部材で構成されている。
【００１５】
また、図１（ａ）と図１（ｂ）は、測定光路にシャッターなどの切替部１７（第１の切替部とも呼ぶ。）を設ける形態を示しているが、本発明はこれに限らず、参照光路にシャッターなどの切替部（第２の切替部とも呼ぶ。）を設ける形態も含む。また、第１の切替部と第２の切替部とを片方だけ設けても良いし、両方設けても良い。
【００１６】
なお、ＦＤ−ＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ：フーリエドメイン方式
のＯＣＴ。）には、ＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ：スペクト
ラルドメイン方式のＯＣＴ、後分光。）と、ＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｏｕｒｃｅ  Ｓｗｅｐｔ−
ＯＣＴ、先分光。）の２つの方式がある。本実施形態では、ＳＤ−ＯＣＴの形態を用いて
説明するが、本発明にはＳＳ−ＯＣＴの形態も含まれる。
【００１７】
（撮像装置）
まず、２０は、光（低コヒーレンス光）を発生させるための光源である。光源２０には、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ）を適用することができる。また、光源２０には、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）も適用することができる。また、光源２０には、チタンサファイアレーザなどの超短パルスレーザも適用することができる。このように、光源２０は、低コヒーレンス光を発生させることの出来るものなら何でも良い。さらに、光源２０から発生される光の波長は、特に制限されるものではないが、４００ｎｍから２μｍの範囲である。波長の帯域は広いほど縦分解能がよくなる。一般的に中心波長が８５０ｎｍの場合、５０ｎｍの帯域では、６μｍの分解能、１００ｎｍの帯域では、３μｍの分解能である。
【００１８】
次に、２１は、光源２０からの光を参照光１４と測定光２３とに分割するための分割部である。分割部２１には、ビームスプリッタや、ファイバカプラなどを適用することができる。このように、分割部２１は、光を分割出来るものなら何でも良い。なお、分岐の比率も測定対象物に合わせて適切なものを選択する。
【００１９】
また、１６は、測定光２３を被検査物１１（眼や眼底などの生体を含む。）に照射することにより得られる戻り光１２と参照光１４（参照光路に設けられるミラーなどの参照部１３により反射された光。）との合成光１５を検出するための検出部（分光器）である。
ここで、測定光２３は、測定光路に設けられるレンズなどの光学部により、被検査物１１に照射することができる。検出部１６は、合成光１５を分光するための分光素子（例えば、図２（ａ）のプリズム１０９）を有する。分光素子は、回折格子やプリズムなどであり、光を分光出来れば何でも良い。また、検出部１６は、分光素子により前記分光された光を検出するためのセンサ（例えば、図２（ａ）の撮像素子１１０）を有する。センサは、ラインセンサや２次元センサなどであり、光を検出できれば何でも良い。
【００２０】
また、１７は、検出部１６により合成光１５を検出可能な第１の状態（戻り光１２が合成部２２に導かれる状態。）と、検出部１６により参照光１４を検出可能な第２の状態とを切り替えるための切替部（第１の切替部とも呼ぶ。このとき、第１の切替部は測定光路に設けられる。）である。ただし、上述したように、本発明は参照光路にシャッターなどの切替部（第２の切替部とも呼ぶ。）を設ける形態も含む。また、第１の切替部と第２の切替部とを両方設けても良い。なお、第２の切替部は、第１の状態と、検出部１６により測定光を検出可能な第３の状態とを切り替えるように構成される。
【００２１】
ここで、切替部１７は、測定光２３あるいは戻り光１２の光路を遮蔽可能に構成されることが好ましい。このとき、第２の状態は、遮蔽された状態である。また、切替部１７は、測定光２３あるいは戻り光１２の透過率を制御可能に構成されることが好ましい。これらの場合、切替部１７には、例えば、後述のシャッターなどを適用することができるが、光路を遮蔽可能であれば何でも良い。
【００２２】
なお、切替部１７は、測定光２３あるいは戻り光１２の光路を変更可能に構成されても良い。このとき、第２の状態は、変更された状態である。この場合、切替部１７には、例えば、測定光２３を被検査物１１において走査するための走査光学部（例えば、図２（ａ）のＸＹスキャナ１０４）などを適用することができるが、光路を変更可能であれば何でも良い。
【００２３】
さらに、１８は、第１の状態と第２の状態とを切り替えるように切替部１７（第１の切替部）を制御するための制御部である。また、制御部１８は、第１の状態と第３の状態とを切り替えるように切替部（第２の切替部）を制御することもできる。さらに、制御部１８は、第１の状態と第２の状態と第３の状態とを切り替えるように第１の切替部及び第２の切替部を制御しても良い。なお、制御部１８は、第１の切替部と第２の切替部とをそれぞれ制御するための別々の制御部で構成しても良いし、同一でも良い。制御部１８は、予め設定されたタイミング（例えば、図３）に基づいて切替部１７を制御することが好ましい。このとき、合成光１５は、第１の状態のタイミングにおいて検出部１６で検出される。
【００２４】
そして、１９は、第２の状態で検出部１６により検出された参照光１４と、合成光１５とを用いて、戻り光１２と参照光１４との干渉情報（干渉成分、後述の式８）を取得するための干渉情報取得部である。ここで、検出部１６で検出された合成光１５（後述の式７）から、参照光１４の自己相関成分（後述の式１）と戻り光１２の自己相関成分（後述の式２）とを減算することが好ましい。また、減算された結果（後述の式８）を参照光１４の自己相関成分で規格化することが好ましい。そして、規格化された結果（後述の式９）をフーリエ変換することにより、被検査物１１の断層画像を取得することができる。
【００２５】
以上により、測定する箇所によって変化する可能性のある戻り光１２を逐次取得することができる。そして、前記合成光１５から戻り光１２の自己相関成分を除去することができる。
【００２６】
ここで、自己相関成分とは、戻り光と参照光との干渉成分の他に含まれる、参照光自身による成分、あるいは戻り光自身による成分のことである。戻り光と参照光との合成光には、干渉成分以外に、これらの自己相関成分が含まれている。干渉成分を取得するためには、干渉成分に対して比較的光量の大きい参照光の強度に基づく情報（例えば、自己相関成分）を合成光から減算することが好ましい。すなわち、合成光の強度に基づく被検査物の断層画像の情報から、参照光の強度に基づく情報が低減された断層画像を取得することが好ましい。
【００２７】
ここで、測定光の光量を検出するための光量検出部（例えば、図７の検出器８０３）を有することが好ましい。また、検出された光量と基準値とを比較するための比較部（不図示）を有することが好ましい。そして、規定値（規定の光量）と異なる場合（あるいは規定の範囲の光量から外れる場合。）、切替部１７により第２の状態にすることが好ましい。これらにより、測定光の光量が規定の光量と異なる場合（あるいは規定の範囲の光量から外れる場合。）に、測定光を撮像装置の外部に放射しないようにすることができる（実施例３で後述）。
【００２８】
なお、ＦＤ−ＯＣＴ装置では、深さ方向に一括して断層画像を取得する際に、参照ミラーを固定して用いることができる。このとき、参照光と戻り光との自己相関成分がそれぞれ、参照光と戻り光との合成光にノイズとして含まれてしまう。これを回避するためには、光学的に等価な位置にある参照ミラーと被検査物との距離を（あるいはコヒーレンスゲートの位置を被検査物から）離し、これらの成分と分離するという手段が考えられる。しかしながら、光学的に等価な位置にある参照ミラーと被検査物との距離を離すと、測定感度（センサの感度）が落ちる場合が生じる。このようなことから、高精度な計測をするためにはこれらの参照光と戻り光との自己相関成分をそれぞれ、合成光から除去することが必要となる。特に、戻り光の自己相関成分は測定する箇所によって変化する可能性があるので、戻り光の自己相関成分を逐次取得し、合成光から除去することが望まれる。
【００２９】
（撮像方法）
また、別の本実施形態に係るフーリエドメイン方式の光干渉断層法を用いる撮像方法は、以下の各工程を少なくとも含む。
ａ）光を発生させる工程。
ｂ）前記光を参照光と測定光とに分割する工程。
ｃ）前記測定光を被検査物に照射する工程。
ｄ）前記照射により得られる戻り光と前記参照光との合成光を検出する工程。
ｅ）前記合成光を検出可能な第１の状態と、前記参照光を検出可能な第２の状態とを、あるいは前記第１の状態と前記測定光を検出可能な第３の状態とを切り替える工程。
ｆ）前記第１の状態で検出された前記合成光と、前記第２あるいは第３の状態で検出された前記参照光あるいは前記測定光とを用いて、前記戻り光と前記参照光との干渉情報を取得する工程。
【００３０】
これにより、合成光から参照光あるいは戻り光の自己相関成分を除去することができるので、精度の高い干渉情報を取得することができる。
【００３１】
なお、上記ｅ）の工程において、前記第１の状態と前記第２の状態と前記第３の状態とを切り替えることも可能である。
【００３２】
さらに、精度の高い断層画像を得るために、以下の工程を含むことが好ましい。
ｇ）前記合成光から前記参照光の自己相関成分と前記戻り光の自己相関成分とを減算する
工程。
ｈ）前記減算された結果を前記参照光の自己相関成分で規格化する工程。
ｉ）前記規格化された結果をフーリエ変換する工程。
ｊ）前記被検査物の断層画像を取得する工程。
【００３３】
ここで、上記ｇ）からｊ）の各工程は、それぞれ、減算部、規格化部、変換部、断層画像取得部により実行されることが好ましい。ただし、それぞれ別々のＣＰＵなどの処理部で構成する必要はなく、それぞれを同一の処理部で構成しても良い。
【００３４】
また、以下の各工程を含みことにより、測定光の光量が規定の光量と異なる場合（あるいは規定の範囲の光量から外れる場合。）に、測定光を撮像装置の外部に放射しないようにすることができる。
ｋ）前記測定光の光量を検出する工程。
ｌ）前記光量が規定値と異なる場合に前記第２の状態にする工程。
【００３５】
（別の本実施形態に係る撮像装置及び撮像方法）
別の本実施形態における光断層画像撮像装置ついて、図２（ａ）を用いて説明する。
【００３６】
光源１０１からの光を分割光路を介して測定光１１２と参照光１１４とに分割する。測定光１１２は、測定光路を介して被検査物１０６に導かれると共に、該被検査物１０６によって反射あるいは散乱された該測定光による戻り光１１３は検出光路を介して検出位置に導かれる。一方、参照光１１４は、参照光路を介して参照ミラー１１５に導かれると共に、参照ミラー１１５によって反射された該参照光は検出位置に導かれる。検出位置に導かれたこれらの戻り光１１３と参照光１１４とによる合波光を用い、被検査物の断層画像を撮像するように構成される。その際、測定光路と参照光路のそれぞれの光路中に、光の透過率を制御する手段１１７−１，１１７−２が配置される。この光の透過率を制御する手段は、光の透過率の変化の時間間隔が、制御手段１１１によって、設定されたプロファイルに基づいて制御されるように構成されている。また、波長スペクトルデータを取得する手段１０８によって、プロファイルに基づく時間間隔の制御によって取得された、光源からの光による戻り光１１３、参照光１１４、合波光のそれぞれに対し、それらの波長スペクトルデータが取得されるように構成されている。また、演算手段１１１によって、取得された戻り光、参照光、合波光における波長スペクトルデータを用い、少なくともこれらのいずれかの光の成分について演算をするように構成されている。
【００３７】
また、光の透過率を制御する手段１１７−１，１１７−２を、光の透過と遮断の切り替えをする光切替手段で構成することができる。また、光切替手段を、機械的シャッターまたは電気的シャッターのいずれかで構成することができる。また、機械的シャッターまたは電気的シャッターを、光の透過率を制御できる構成とすることができる。また、制御手段１１１を、戻り光の取得時間が参照光の取得時間以上に設定されているプロファイルに基づいて制御可能に構成することができる。また、戻り光を増幅する光アンプ５１７を備えた構成とすることができる。
【００３８】
また、別の本実施形態に係る光断層画像の撮像方法を構成することができる。すなわち、上記した光の透過率を制御する手段１１７−１，１１７−２を、設定された時間間隔のプロファイルに基づいて制御して、光源からの光による戻り光１１３、参照光１１４、合波光を取得する。そして、取得された戻り光、参照光、合波光のそれぞれから得られた波長スペクトルデータを用い、少なくともこれらのいずれかの光の成分について演算をするように構成することができる。
【００３９】
また、光の成分について演算をするに際し、取得された戻り光、参照光、合波光から得られた波長スペクトルデータを用い、合波光の成分から参照光と戻り光の自己相関成分を減算するように構成することができる。また、光の成分について演算をするに際し、上記減算した結果を、参照光の自己相関成分で除算するように構成することができる。また、光の成分について演算をするに際し、上記除算した結果を、戻り光を増幅するために用いられた光アンプにおける波長分散で除算するように構成することができる。また、取得された戻り光、参照光、合波光から得られた波長スペクトルデータを用い、深さ分解能を持たない像を構成するようにすることができる。
【００４０】
上記した本実施形態による光断層画像撮像装置および光断層画像の撮像方法によれば、参照光および戻り光の自己相関成分によるノイズを被検査物の位置に応じて逐次除去しながら測定し、高精度な断層像を得ることができる。
【００４１】
（記憶媒体とプログラム）
ここで、別の実施形態として、上述の実施形態に係る撮像方法を、コンピューターに実行させるためのプログラムとして、コンピューターが読み取り可能な記憶媒体（例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ブルーレイディスクなど）に格納しても良い。また、別の実施形態として、上述の撮像方法をコンピューターに実行させるためのプログラムでも良い。
【実施例】
【００４２】
つぎに、本発明の実施例について説明する。
【００４３】
（実施例１：マイケルソン干渉計）
実施例１に係る光干渉断層法を用いる撮像装置（あるいは光断層画像撮像装置）の構成例について、図２（ａ）を用いて説明する。本実施例の光断層画像撮像装置は、全体としてマイケルソン型の干渉計を構成し、光を制御する部分は機械的な機構を用いている。
【００４４】
１０１は光源、１０２はレンズ、１０３はビームスプリッタ、１０４はＸＹスキャナ、１０５は対物レンズ、１０６は被検査物である。１０７は結像レンズ、１０８は分光器、１０９はプリズム、１１０は撮像素子、１１１はコンピューターである。１１２は測定光、１１３は戻り光、１１４は参照光、１１５は参照ミラー、１１６は位置調整機構、１１７−１、１１７−２はシャッターである。
【００４５】
光源１０１から出射した光は、レンズ１０２を介し、ビームスプリッタ１０３によって測定光１１２と参照光１１４とに分割される。測定光１１２は、ＸＹスキャナ１０４、対物レンズ１０５を介して被検査物１０６に到達する。被検査物１０６には透過性の膜が配置されており、それらの表面および界面で散乱および反射された戻り光１１３は、対物レンズ１０５、ＸＹスキャナ１０４、ビームスプリッタ１０３の順で戻る。さらに、結像レンズ１０７を介して、分光器１０８に到達する。一方、参照光１１４は、参照ミラー１１５によって反射される。なお、参照ミラー１１５は位置調整機構１１６によって光路長を調整することができる。また、参照光１１４は、ビームスプリッタ１０３によって、戻り光１１３と合波される。参照光１１４および戻り光１１３は、それぞれ回転式のシャッター１１７−１および１１７−２によって遮断することができる。このシャッター１１７−１、１１７−２は、制御部（不図示）によって光の透過と遮断の制御を周期的に行うことができる。なお、シャッター１１７−１、１１７−２は、当然、回転式である必要はなく、スライド式のシャッターを光路に出し入れ可能に構成してもよい。
【００４６】
光源１０１は、代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ）が用いられる。その波長は、例えば中心波長８３０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。なお、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となる。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。当然、被検査物の内容によっては、ハロゲンランプなどの他の光源を利用してもよい。ただし、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、横方向の分解能を重視する場合には短波長であることが望ましい。
【００４７】
分光器１０８は、プリズム１０９および撮像素子１１０などで構成されており、本実施例においては、戻り光１１３、参照光１１４、合波光をそれぞれ分光する。分光した光は分光器内部の撮像素子によって波長のスペクトルデータとして取得される。撮像素子で撮像された波長のスペクトルデータは、コンピューター１１１で解析される。当然コンピューター１１１は解析を行うだけでなく、データの記憶、画像の表示、測定の指令を出す機能などを有している。また、コンピューター１１１の制御によりＸＹスキャナ１０４で測定光１１２を被検査物１０６に対して光軸に垂直な方向にラスタースキャンし、被検査物１０６の断面像を得ることができる。
【００４８】
つぎに、本実施例における参照光１１４および戻り光１１３の透過率の時間プロファイルについて、図３（ａ）と（ｂ）を用いて説明する。図３（ａ）は参照光１１４の、図３（ｂ）は測定光１１２・戻り光１１３の、それぞれ透過率の時間プロファイルの例を説明するためのタイミングチャートである。なお、透過率は、０または１００％である場合の例である。
【００４９】
回転式シャッターの場合、同一円周上に３つの穴をあけた円板を用い、穴の１つに遮光部材を配置する。これを等速に回転させることによってこのようなプロファイルを得ることができる。図３（ａ）に示す間隔（１）で参照光、間隔（２）で戻り光、間隔（３）で合波光をそれぞれ取得する。当然、コンピューター１１１は、設定された制御のプロファイルに基づき、分光器１０８、ＸＹスキャナー１０４を制御する。
【００５０】
なお、透過率は１００％である必要はなく、参照光のみを測定する場合と合波光を測定する場合で変えてもよい。例えば、回転式のシャッターの場合は円板の穴に、透過率変更部材の一例であるＮＤフィルターなどを用いることによって透過率を変えることができる。ＮＤフィルターを用いることによって光路長が変わる場合には、他方の円板の穴に同じ光路長のガラス部材を配置する。また、（１）、（２）、（３）の時間間隔は同じである必要はない。参照光は光量が多いため短時間であってもよい。スライド式のシャッターを用いればシャッターの時間間隔を任意に変えることができる。また、光源の波長スペクトルが時間的に安定している場合には、戻り光と合波光を連続して取得するプロファイルでも構わない。この場合には、光源のスペクトルを予め取得しておく。
【００５１】
つぎに、本実施例における処理動作について、図４を用いて説明する。図４は、本実施例における処理動作を説明するためのフローチャートである。
【００５２】
先ず、ステップＳ１において測定を開始する。
【００５３】
次に、ステップＳ２において、シャッター１１７−２により測定光１１２を遮断した状態で、撮像素子１１０で参照光１１４を取得し、メモリなどに格納する。
参照光１１４の自己相関成分である強度Ｉｒ（ｋ）は、波数ｋと参照光の電場をＥｒ（ｋ）として、式１のように表される。
【００５４】
【数１】
0005587469.tif 000002
【００５５】
当然、一般的な分光器は波長λに対するスペクトルを取得する。
【００５６】
従って、波数ｋと波長λの関係がｋ＝２π／λであることを用いて、波数に対するスペクトルに変換する。更に後の処理で、フーリエ変換することを考慮して波数について等間隔なスペクトルにリサンプリングすることが望ましい。
【００５７】
ここでは、波数に対して等間隔なスペクトルになっているものとする。なお、参照光１１４のスペクトルに時間的な変化がない場合には予め取得し、メモリなどに保存して用いてもよい。
【００５８】
次に、ステップＳ３において、シャッター１１７−１により参照光１１４を遮断した状態で、撮像素子１１０で戻り光１１３を取得する。
【００５９】
戻り光１１３の強度Ｉｓ（ｋ）と、戻り光の電場Ｅｓ（ｋ）、および参照光１１４の電場Ｅｒ（ｋ）の関係を考える。
【００６０】
図５に示すように、等価的な参照ミラーの位置４０１からｉ番目の界面の空間距離をｚｉとし、そこでの反射率をＲ（ｚｉ）および、参照ミラーからｚｉ位置までの往復の透過率をＴ（ｚｉ）とする。
【００６１】
さらに、ｚｉまでの平均的な屈折率をｎ（ｚｉ）を用いると、戻り光１１３の自己相関成分である強度Ｉｓ（ｋ）は式２のように表される。
【００６２】
なお、ここでは参照光１１４と測定光１１２が均等に分かれ、スペクトルが同じであるとしている。また、ｊは虚数単位である。
【００６３】
【数２】
0005587469.tif 000003
【００６４】
このように、戻り光１１３のスペクトルは深さ方向の情報を持っている。
【００６５】
深さ情報は、測定する被検査物のＸＹ座標によって変わるため２次元、３次元像を取得する場合には必要になる。
【００６６】
ところで、式２を所望の波数に対して積分すれば戻り光１１３全体の強度信号となり、深さ分解能を持たない。
【００６７】
これは、共焦点レーザー走査検眼鏡像として利用することができる。また積分をせずに特定の波数のみで画像化してもよい。
【００６８】
ここで、反射率Ｒ（ｚｉ）および、光学的に等価な位置にある参照ミラーからｚｉ位置までの往復の透過率Ｔ（ｚｉ）について説明する。
【００６９】
光が屈折率ｎｓの物質からｎｔの物資に入射するときの境界面での反射率および透過率はそれぞれ式３、式４で表される。
【００７０】
従って、屈折率に変化が無ければ反射率は０で透過率は１となる。
【００７１】
また、反射率が負になる時は位相が反転する。
【００７２】
なお、簡単のため媒質中での吸収および多重反射の影響を無視する。
【００７３】
【数３】
0005587469.tif 000004
【００７４】
【数４】
0005587469.tif 000005
【００７５】
図５に示すような構成の断層の場合を用いて、反射率Ｒ（ｚｉ）および往復の透過率Ｔ（ｚｉ）の例を示す。
【００７６】
なお、この場合の断層は、第１の界面４０２、第２の界面４０３、第３の界面４０４から
構成されており、更に光学的に等価な位置に参照ミラー４０１が示してある。
【００７７】
光学的に等価な位置にある参照ミラーと第１の界面の屈折率はＮ０で、参照ミラー側から第１の界面に入射した光の反射率および透過率はそれぞれ、ｒ０１、ｔ０１とする。
【００７８】
一方、第２の界面側から第１の界面に入射した光の透過率はｔ１０とする。
【００７９】
同様に、第２の界面、第３の界面における屈折率、空間距離、透過率および反射率を図５に示したようにする。
【００８０】
これらの記号を用いると、参照ミラー側から第３の界面に入射した光の反射率は式５になる。
【００８１】
【数５】
0005587469.tif 000006
【００８２】
一方往復の透過率は透過する界面における透過率を掛け合わせることによって式６のようになる。
【００８３】
【数６】
0005587469.tif 000007
【００８４】
次に、ステップＳ４において、シャッター１１７−１とシャッター１１７−２による遮断を行わない状態で、撮像素子１１０で参照光１１４と戻り光１１３の合波光Ｉａｄｄ（ｋ）を取得する。このとき、参照光１１４と戻り光１１３の自己相関成分の他に干渉成分Ｉｒｓ（ｋ）が現れる。これを、つぎの式７のように表すことができる。
【００８５】
【数７】
0005587469.tif 000008
【００８６】
式７から式１および式２を減算することによって、干渉成分Ｉｒｓ（ｋ）を抜き出すことができる。これを、つぎの式８のように表すことができる。
【００８７】
【数８】
0005587469.tif 000009
【００８８】
更に、上記式８による減算した結果を、参照光１１４の自己相関成分（式１）で除算することによって規格化された、つぎの式９で表されるスペクトルＳｒｓ（ｋ）を取得することができる。
【００８９】
これは、光源１０１及び分光器１０８の波長分散による影響を排除することに相当する。
【００９０】
【数９】
0005587469.tif 000010
【００９１】
これをフーリエ変換することによって光学距離ｎ（ｚｉ）ｚｉの位置にＲ（ｚｉ）Ｔ（ｚｉ）に対応する信号が現れ、断層像を得ることができる。なお、式８、式９の演算は、所望の戻り光１１３、参照光１１４および合波光を取得した後にまとめて行ってもよい。
【００９２】
更に、式９のフーリエ変換結果を積算することによって、共焦点レーザー走査検眼鏡像として利用することができる。すなわち、実際には被検査物からの戻り光が微弱なため式２で示される戻り光を計測できない場合がある。この場合は式７のように参照光１１４と戻り光１１３の掛け算によって戻り光１１３の成分を検出可能にすることができる。
【００９３】
次に、ステップＳ５において、所望の領域を計測したかどうかの判断を行う。計測が終了した場合にはステップＳ１０に進む。
【００９４】
計測を終了していない場合はステップＳ６に進む。所望の領域とは例えば、被検査物上でＸ方向に２０μｍステップで５１２ポイント、Ｙ方向に２０μｍステップで５１２ポイントなどである。当然、距離、ポイント数は被検査物や装置によって異なってもよい。
【００９５】
次に、ステップＳ６において、Ｘ方向に動かすか判断する。
【００９６】
Ｘ方向に動かす場合はステップＳ７に進む。動かさない場合にはステップＳ８に進む。
【００９７】
次に、ステップＳ７において、Ｘ方向に所望の距離を動かし、ステップＳ８に進む。
【００９８】
所望の距離とは例えば２０μｍである。
【００９９】
次に、ステップＳ８において、Ｙ方向に動かすか判断する。
【０１００】
Ｙ方向に動かす場合はステップＳ９に進む。動かさない場合には、ステップＳ２に進む。
【０１０１】
次に、ステップＳ９において、Ｙ方向に所望の距離を動かし、ステップＳ２に進む。
【０１０２】
所望の距離とは例えば２０μｍである。
【０１０３】
最後に、ステップＳ１０において測定を終了する。
【０１０４】
当然、計測結果としては、図５の界面が断層像として表示される。
【０１０５】
ここで、自己相関成分を除去することの効果について説明する。
【０１０６】
合波光は式７で示されるのに対して、必要な成分は式８である。参照ひかり１１４と戻り光１１３の自己相関成分はノイズとなるため除去する必要がある。
【０１０７】
参照光１１４の自己相関成分は、一般的な光源のＳＬＤの場合で説明すると、原点をピークに原点から離れた位置まで徐々に減衰する像として断層像に重ね合わさる。さらに式８のように畳み込まれているため断層像を歪ませることになる。
【０１０８】
一方、戻り光１１３の自己相関成分は、図５の例で説明すると、第１、第２、第３の界面での互いに干渉する成分である。
【０１０９】
これが断層像に重ね合わさりノイズとなる。すなわち、ｎ（ｚｉ）ｚｉで構成される像に、Ｎ１（ｚ２−ｚ１）、Ｎ２（ｚ３−ｚ２）、Ｎ１（ｚ２−ｚ１）＋Ｎ２（ｚ３−ｚ２）の位置に像が出現する。
【０１１０】
一般的には参照光１１４に起因する成分より広範囲となる。
【０１１１】
戻り光１１３の自己相関成分を除去しない場合には、光学的に等価な位置にある参照ミラーと第１の界面の距離が被検査物の層の厚みより離れている必要がある。こうすれば、参照ミラー４０１と第１の界面４０２の間に層があるように表示されたとしても、断層成分と自己相関成分を分離することができる。
【０１１２】
参照光１１４および戻り光１１３の自己相関成分を除去することによって、光学的に等価な位置にある参照ミラー４０１を第１の界面に近い位置に配置することが可能となる。
【０１１３】
一般的に、光学的に等価な位置にある参照ミラー４０１を近づけることによって高感度な計測が可能となり、眼のような反射率が低い被検査物の場合には特に有効である。
【０１１４】
また、参照光１１４のスペクトルで除算することで断層像の歪がなくなり高精度な画像を得ることができる。
【０１１５】
なお、参照光１１４および戻り光１１３の自己相関成分を測定する方法として、複数の分光器を用いる方法が考えられる。
【０１１６】
本実施例によれば、一台の分光器で可能な構成であり、安価な構成となる。さらに、分光器の個体差による影響を考慮する必要がない。
【０１１７】
（実施例２：マッハツェンダー干渉計）
実施例２における光断層画像撮像装置の構成例について、図２（ｂ）を用いて説明する。図２（ｂ）は、本実施例における光断層画像撮像装置の光学系を説明するための模式図である。本実施例の光断層画像撮像装置は、全体としてマッハツェンダー型の干渉計を構成し、光を制御する部分は電気的に行う。
【０１１８】
５０１は光源、５０３−１、５０３−２はビームスプリッタ、５０４はＸＹスキャナ、５０５は参照光である。５０６は測定光、５０７は被検査物である眼、５０８は戻り光、５０９は角膜、５１０は網膜である。５１１−１〜５１１−３はレンズ、５１２−１はシングルモードファイバー、５１３は電動ステージ、５１４−１〜５１４−３はミラー、５１５は分散補償用ガラス、５１６−１、５１６−２は光スイッチ、５１７は光アンプである。５１８は分光器、５１９はコンピューター、５２０はレンズ、５２１は方向性結合器である。
【０１１９】
本実施例では、被検査物が眼であることから、戻り光５０８が小さいため戻り光５０８を増幅する光アンプ５１７が用いられている。そのため、高速な光の制御が可能になる。
【０１２０】
光源５０１から出射された光はシングルモードファイバー５１２−１を通して、レンズ５１１−１に導かれる。さらに、ビームスプリッタ５０３−１によって参照光５０５と測定光５０６とに分割される。測定光５０６は、被検査物である眼５０７によって反射や散乱により戻り光５０８となって戻される。参照光５０５と戻り光５０８は、方向性結合器５２１を介して分光器５１８に入射する。分光器５１８で取得された波長スペクトルなどのデータはコンピューター５１９に取り入れられる。なお、光源５０１は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ）である。
波長は眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適する。
【０１２１】
次に、参照光５０５の光路について説明する。
【０１２２】
ビームスプリッタ５０３−１によって分割された参照光５０５はミラー５１４−１〜５１４−３に連続して入射され、方向を変えてレンズ５１１−３で集光されて光スイッチ５１６−１に入射される。光スイッチ５１６−１としては、屈折率を変化させて光のスイッチングを行う方向性結合器型の光スイッチを用いる。当然、マッハツェンダー干渉系光スイッチ、光の透過率を制御できる光ゲート素子を用いたゲート型光スイッチ、半導体を用いた全反射型光スイッチなどであってもよい。
【０１２３】
分散補償用ガラス５１５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５１５は眼５０７に測定光５０６が往復した時の分散を、参照光５０５に対して補償するものである。
【０１２４】
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。
【０１２５】
さらに、電動ステージ５１３は、矢印で図示している方向に移動することができ、参照光５０５の光路長を、調整・制御することができる。
【０１２６】
測定光５０６の光路について説明する。
ビームスプリッタ５０３−１によって分割された測定光５０６は、ビームスプリッタ５０３−２で反射される。次に、ＸＹスキャナ５０４のミラーに入射される。
【０１２７】
ＸＹスキャナ５０４は、網膜５１０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。
【０１２８】
また、測定光５０６の中心はＸＹスキャナ５０４のミラーの回転中心と一致するように調整されている。
【０１２９】
レンズ５２０−１、５２０−２は網膜５１０を測定光５０６で走査するための光学系であり、測定光５０６を角膜５０９の付近を支点として、網膜５１０をスキャンする役割がある。
【０１３０】
ここでは、レンズ５２０−１、５２０−２の焦点距離はそれぞれ５０ｍｍ、５０ｍｍである。
【０１３１】
測定光５０６は眼５０７に入射すると、網膜５１０からの反射や散乱により戻り光５０８となる。
【０１３２】
戻り光５０８は光アンプ５１７、光スイッチ５１６−２を経由し、方向性結合器５２１を介して分光器５１８に導かれる。
【０１３３】
光アンプ５１７として半導体アンプを用いている。なお、光アンプは透過率を変えるゲート素子として使うこともできるものがある。
【０１３４】
ゲート型光スイッチとしてこれを用いることによって、光アンプ５１７を省き、光スイッチ５１６−１、５１６−２を、方向性結合器５２１に一体化することも可能になる。
【０１３５】
つぎに、本実施例の参照光５０５および戻り光５０８の透過率の時間プロファイルについて、図３（ｃ）と（ｄ）を用いて説明する。図３（ｃ）は参照光５０５のプロファイル、図３（ｄ）は戻り光５０８のプロファイルである。なお、透過率は、０または１００％が望ましいが、導波路型の場合は多少の損失、漏れが発生する時がある。図３（ｃ）に示す間隔（１）で参照光５０５、間隔（２）で戻り光５０８、間隔（３）で合波光を取得する。
【０１３６】
つぎに、本実施例における処理動作について、図６を用いて説明する。図６は、本実施例における処理動作を説明するためのフローチャートである。
【０１３７】
先ず、ステップＳ１において測定を開始する。
【０１３８】
次に、のステップＳ２−１において、参照光５０５を取得するか否かを判断する。
【０１３９】
この参照光５０５を取得するか否かは制御プロファイルに基づいて判断する。
【０１４０】
参照光５０５を取得する場合はステップＳ２−２に進み、取得しない場合はステップＳ３−１に進む。
【０１４１】
そして、ステップＳ２−２に進んだ際には、光スイッチ５１６−２により戻り光５０８を遮断した状態で、分光器５１８で参照光５０５を取得し、メモリなどに格納する。
【０１４２】
参照光５０５の自己相関成分である強度Ｉｒ（ｋ）は式１のように表される。
【０１４３】
また、ステップＳ３−１に進んだ際には、戻り光５０８を取得するか否かを判断する。
【０１４４】
戻り光５０８を取得するか否かは制御プロファイルに基づいて判断する。
【０１４５】
戻り光５０８を取得する場合はステップＳ３−２に進み、取得しない場合はステップＳ４−１に進む。
【０１４６】
そして、ステップＳ３−２に進んだ際には、光スイッチ５１６−１により参照光５０５を遮断した状態で、分光器５１８で戻り光５０８を取得する。
【０１４７】
戻り光５０８の自己相関成分である強度Ｉｓ（ｋ）は実施例１とは異なり、光アンプの波長分散Ｇ（ｋ）が掛かり、式１０で表される。
【０１４８】
【数１０】
0005587469.tif 000011
【０１４９】
なお、光路のデバイスの差異によって発生する波長分散がＧ（ｋ）に含まれていると範囲を広げてもよい。
【０１５０】
また、ステップＳ４−１に進んだ際には合波光を取得するか否かを判断する。合波光を取得するか否かは制御プロファイルに基づいて判断する。
【０１５１】
取得する場合はステップＳ４−２に進み、取得しない場合はステップＳ５に進む。
【０１５２】
そして、ステップＳ４−２に進んだ際には、参照光５０５と戻り光５０８とを光シャッター５６１−１、５１６−２により遮断したいことにより得られる合波光Ｉａｄｄ（ｋ）を、分光器５１８で取得する。
【０１５３】
このとき、参照光５０５と戻り光５０８の自己相関成分の他に干渉成分Ｉｒｓ（ｋ）が現れる。合波光Ｉａｄｄ（ｋ）から式１と式１０を減算することによって式１１を得ることができる。
【０１５４】
【数１１】
0005587469.tif 000012
【０１５５】
参照光５０５の自己相関成分（式１）で除算することによって規格化されたスペクトルＳｒｓ（ｋ）式１２を取得することができる。
【０１５６】
【数１２】
0005587469.tif 000013
【０１５７】
ただし、式９と異なり、光アンプ５１７の波長分散Ｇ（ｋ）が乗算されているので、Ｇ（ｋ）で除算することによって、実施例１における式９を得ることができる。なお、光アンプ５１７の波長分散は予め取得しておき、メモリなどに格納しておく。
【０１５８】
取得方法は、例えば、眼の代わりにミラーを配置して、参照光５０５および戻り光５０８のスペクトルをそれぞれ取得し、演算をする。
【０１５９】
また、ステップＳ５に進んだ際には測定を終了するか否かを判断する。
【０１６０】
測定を終了する場合にはステップＳ１０に進み、終了しない場合はステップＳ６に進む。
【０１６１】
そして、ステップＳ６に進んだ際にはＸ方向に動かすか否かを判断する。
【０１６２】
Ｘ方向に動かす場合はステップＳ７に進む。動かさない場合にはステップＳ８に進む。
【０１６３】
ステップＳ７に進んだ際にはＸ方向に所望の距離を動かし、ステップＳ８に進む。
【０１６４】
ステップＳ８に進んだ際にはＹ方向に動かすか否かを判断する。
【０１６５】
Ｙ方向に動かす場合はステップＳ９に進む。動かさない場合にはステップＳ２−１に進む。
【０１６６】
そして、ステップＳ９に進んだ際にはＹ方向に所望の距離を動かし、ステップＳ２−１に進む。以上のステップを経て、最終的にステップＳ５において測定を終了すると判断された場合、ステップＳ１０に進み、測定を終了する。
【０１６７】
本実施例においては、電気的な光スイッチを用いることによって高速に計測することができる。また、光アンプを用いることで微弱な光であっても計測することが可能となる。
【０１６８】
さらに、演算することで高速に高精度な断層像を得ることができる。
【０１６９】
（実施例３：シャッター）
実施例３においては、シャッターを用いた眼科用ＯＣＴ装置の構成例について、図７を用いて説明する。図７に、本実施例における光断層画像撮像装置の光学系を説明するための模式図を示す。図２と同じ構成には同じ番号が付されており、ここでは、実施例１、２との差異のみを述べる。
【０１７０】
シャッターは、測定光の光量が規定の光量と異なる場合（あるいは規定の範囲の光量から外れる場合）に、測定光を撮像装置の外部に放射しないようにするために設けられている。当然ながら、規定の光量と異なるとは、規定の光量より小さい場合あるいは大きくなる場合である。
【０１７１】
シャッター８０１は、コンピューター１１１からの指令によって電気回路８０４を通して光路の開閉を行う。ビームスプリッタ８０２は測定光１１２を検出器８０３への光と被測定物に向かう測定光に分けることができる。検出器８０３は、光量をモニターするもので、その信号は電気回路８０４入力される。検出器８０３は例えばフォトダイオードで、電流電圧変換器で電圧に変換され、その信号が電気回路８０４に入力される。
【０１７２】
シャッター８０１は、電気光学式、磁気光学式、機械式などがある。電気光学式は、例えばＰＬＺＴ：（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３のような光偏向素子にプリズム電極を配置したものである。電圧を印加することでプリズム状に屈折率が変わりビームを曲げることができる。ビームの角度によって、透過と遮断を切り替えることができる。応答速度は数ナノから数百ナノ秒である。磁気光学式は、例えば互いに直角な偏光子の間に磁気コイルで包まれた磁気光学素子を配置したものである。電流を磁気コイルに流すことで磁気光学素子の偏光面を回転させ、光の透過と遮断を制御する。応答速度は数マイクロ〜数百マイクロ秒である。機械式は、例えば、ＭＥＭＳデバイスでミラーの角度を変え光の透過と遮断を切り替えることができる。応答速度は数百マイクロ秒〜数ミリ秒である。また、磁気コイルでなどによって遮光物を光路に出し入れすることで光の透過と遮断を切り替えることができる。応答速度は数十〜数百ミリ秒である。
【０１７３】
実施例３における、フローについて図８を用いて説明する。
【０１７４】
ステップＡ１で開始し、ステップＡ２およびステップＭ１進む。
【０１７５】
ステップＭ１では、検出器８０３で光量を検出し、電気回路８０４で光量のモニターを行う。ステップＡ２では、光量のモニターが確実に開始されるまでの待機時間であり、例えば数十ミリ秒である。
【０１７６】
ステップＭ２では、光量が規定の範囲内（例えば、閾値以下）であってかつ測定が終了していないことを確認する。それらを満たしている場合は、Ｍ１の工程に戻る。なお、規定の光量（所定の値、閾値）はＡＮＳＩなどの規格で決められており、例えば７００μＷである。光量が規定の範囲外である場合はステップＭ３に進む。規定の範囲外とは、例えば、６８０−７００μＷでない場合である。測定が終了している場合にはステップＡ１０に進み終了する。
【０１７７】
ステップＭ３では、シャッター８０１が開いている場合にはシャッター８０１を閉める。
【０１７８】
そして、ステップＭ４のエラー処理の工程に進む。エラーの処理は、コンピューター１１１により分光器によるデータ取得を中止し、スキャナー１０４や参照ミラー１１５を初期位置に戻すことなどである。さらに、コンピューター１０４の画面にエラーメッセージを出力する。
【０１７９】
ステップＡ３で、シャッター８０１を開ける。シャッター８０１を開けると被検眼５０７に測定光１１２が到達して、戻り光１１３が分光器１０８に到達するので、合波光を測定できる状態になる。なお、ステップＡ２の待機時間の間に１回以上、ステップＭ１の工程による光量のモニターが行われる。
【０１８０】
ステップＡ４で、所望の位置にスキャナー１０４を移動する。スキャナー１０４の移動とは、ＸおよびＹの走査である。ここでは、３Ｄ測定をする場合を想定して、Ｘ方向およびＹ方向に移動し、ＸＹ面内で５１２×５１２ポイントのデータを取得するとする。また、Ｘ方向を高速に往復走査するＦａｓｔ−Ａｘｉｓ、Ｙ方向を低速に一方向に走査するＳｌｏｗ−Ａｘｉｓとする。
【０１８１】
ステップＡ５で、シャッター８０１の状態を変更するかどうかの判断を行う。シャッター８０１の状態を変更することによって、光の透過または遮断の状態が変更される。状態の変更が必要な場合はステップＡ６に進み、不要な場合はステップＡ７に進む。
【０１８２】
ステップＡ７で、分光器１０８による測定を行う。シャッター８０１が閉まっている場合には戻り光１１３がないため、参照光１１４を測定することができる。参照光１１４の強度は式１に相当する。一方、シャッター８０１が開いている場合には戻り光１１３があるため合波光を測定することができる。合波光の強度は式７に相当する。なお、一般的に被検眼からの戻り光１１３の自己相関成分は微弱であり、戻り光１１３の強度（式２）はゼロとみなすことができる。そのため、合波光から参照光１１４を減算し、さらにこの結果を除算することによって式９を得ることができる。これをフーリエ変換することによって断層像を得ることができる。当然、これら信号処理は測定終了後にまとめて行ってもよい。
【０１８３】
ステップＡ８で、所望の領域を測定したかどうかの判断を行う。ここで、図３（ｅ）にシャッターによる測定光１１２の制御プロファイルを示す。ステップＡ４−Ａ８の工程を３回繰り返した場合を示している。（１）：参照光１１４を測定する。この間ステージはＹ方向に移動し、Ｘ方向は（２）で移動した距離を戻す。この間の参照光１１４の測定は１回である。（２）：合波光を測定する。この間ステージはＸ方向に等速で移動し、Ｙ方向には動かない。この間の合波光の測定は５１２回である。
【０１８４】
ステップＡ９で、シャッター８０１を閉める。元の状態が閉まっている場合にはそのままの状態を保つ。
【０１８５】
ステップＡ１０で、測定を終了する。
【０１８６】
このように本実施例においては、測定光を遮断するためのシャッターを測定光路に設け、このシャッターを用いて参照光を測定することができるように構成したため、測定光が安定した状態で測定できると共に、回路構成を簡略化することができる。
【符号の説明】
【０１８７】
１１  被検査物
１２  戻り光
１３  参照部
１４  参照光
１５  合成光
１６  検出部
１７  切替部
１８  制御部
１９  干渉情報取得部
２０  光源
２１  分割部
２２  合成部
２３  測定光
【図１】
0005587469.tif 000014
【図２】
0005587469.tif 000015
【図３】
0005587469.tif 000016
【図４】
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【図５】
0005587469.tif 000018
【図６】
0005587469.tif 000019
【図７】
0005587469.tif 000020
【図８】
0005587469.tif 000021