(57)【要約】【課題】  高速測定を維持しつつノイズとなる信号を除去できるスペクトル干渉を用いた被検物体の測定方法、及び該方法を用いた眼科装置を提供する。【解決手段】  低コヒーレント長の光の一部を被検物体に照射して反射光を物体光とするとともに低コヒーレント長の光の一部を参照光として物体光と合成して干渉させ，得られた干渉光を所定の周波数成分に分光して受光して受光信号を得るとともに、受光信号をフーリエ変換又は逆フーリエ変換して位相物体の断層像撮影または光学表面プロファイルの測定を行うための測定方法において、受光信号に含まれる物体光及び参照光の各自己相関信号の和となる信号成分を受光信号から差し引いた情報をフーリエ変換又は逆フーリエ変換することにより被検物体の画像情報を得る。【選択図】      図２
2006122649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低コヒーレント長の光の一部を被検物体に照射して反射光を物体光とするとともに前記低コヒーレント長の光の一部を参照光として前記物体光と合成して干渉させ，得られた干渉光を所定の周波数成分に分光して受光して受光信号を得るとともに、該受光信号をフーリエ変換又は逆フーリエ変換して位相物体の断層像撮影または光学表面プロファイルの測定を行うための測定方法において、前記受光信号に含まれる前記物体光及び参照光の各自己相関信号の和となる信号成分を前記受光信号から差し引いた情報をフーリエ変換又は逆フーリエ変換することにより被検物体の画像情報を得ることを特徴とする被検物体測定方法。
【請求項２】
低コヒーレント長の光の一部を被検物体に照射して反射光を物体光とするとともに前記低コヒーレント長の光の一部を参照光として前記物体光と合成して干渉させ，得られた干渉光を所定の周波数成分に分光して受光して受光信号を得るとともに、該受光信号をフーリエ変換又は逆フーリエ変換して位相物体の断層像撮影または光学表面プロファイルの測定を行うための測定方法において、前記受光信号に含まれる前記物体光及び参照光の各自己相関信号の和となる信号成分をフーリエ変換又は逆フーリエ変換することにより自己相関信号値を求め、前記受光信号をフーリエ変換又は逆フーリエ変換した値から前記自己相関信号値を差し引くことにより被検物体の画像情報を得ることを特徴とする被検物体測定方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２の被検物体測定方法は、被検物体からの信号の寄与が０となる複数の角周波数での干渉信号を求めることにより前記自己相関信号成分を得ることを特徴とする被検物体の測定方法。
【請求項４】
請求項３の被検物測定方法において、前記被検物体からの信号の寄与が０となる角周波数は、別途求めた被検物体の最前面と前記参照光との不等光路差に基づいて求められることを特徴とする被検物体の測定方法。
【請求項５】
請求項４の被検物体測定方法は、参照光及び物体光による前記自己相関信号を差し引いた後に残る２重像を中心に関して折り返して重ね合わせることにより得られる像を本来の被検物体像として求めることを特徴とする被検物体の測定方法。
【請求項６】
請求項４の被検物体測定方法は、さらに前記物体光及び参照光の各自己相関信号の和となる信号成分を前記受光信号から差し引いた前記情報に対して、前記不等光路差に基づいて前記情報から位相が９０度ずれた情報を求め、位相をずらす前の情報とずらした後の情報とを合わせた情報をフーリエ変換又は逆フーリエ変換することにより被検物体の画像情報を得ることを特徴とする被検物体測定方法。
【請求項７】
請求項１または請求項２の被検物体測定方法は、前記物体光と参照光とを別々に分光して受光し、該両受光信号の和をもって前記物体光及び参照光の各自己相関信号の和となる信号成分とすることを特徴とする被検物体測定方法。
【請求項８】
請求項１〜７の測定方法を用いて被検眼前眼部の断面像を得ることを特徴とする眼科装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ：Optical coherence tomography）を用いて被検物体（位相物体）の光学断層像撮影や光学表面プロファイルを測定を行うための測定方法及び該方法を備えた測定装置に関し、さらに詳しくは被検眼の光学断層撮影や光学表面プロファイルを測定する眼科装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スペクトル干渉を用いた光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ：Optical coherence tomography）にて被検眼の光学断層像撮影や光学表面プロファイルを測定する装置が知られている。このような装置は参照ミラーを駆動させないため、スペクトル干渉を用いない通常のＯＣＴ装置に比べて高速測定が可能である。このようなスペクトル干渉を用いたＯＣＴ装置は、スペクトロメータ部によって周波数成分に分光された光束の干渉信号をフーリエ変換することによって被検物体の奥行方向の情報を得ることにより被検物体の断層像を形成するものである。しかしながら、このようなスペクトル干渉を用いたＯＣＴ装置にて眼の断層像を得ようとする場合、図１（ａ）に示すように画像の中心部に参照光及び測定光の自己相関に起因する強力なピークが現れ、また、前眼部像は中心に関して落ち返した像との２重像として得られてしまう。このため、撮影は被検物体の像が重ならないように行うとともに、中心部に現れるピークを画面に表示させないために、図１（ａ）に示した画像の左又は右半分のみを使用して図１（ｂ）のようにモニターに表示するものとしていた。このため、撮影範囲は自ずと狭くなってしまう。
【０００３】
これを避ける方法として、スペクトル干渉を用いたＯＣＴ装置において参照ミラーの位置を段階的に変化させることにより、参照光光束位相を変える位相シフト方法を適用することにより、２重像や中心部のピークが現れず撮影範囲を広くした装置が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−３２５８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、参照ミラーを駆動させるスペクトル干渉を用いたＯＣＴ装置では、参照ミラーを駆動させないことによって高速測定を可能とした本来の利点を犠牲にすることとなってしまう。
上記従来技術の問題点に鑑み、高速測定を維持しつつノイズとなる信号を除去できるスペクトル干渉を用いた被検物体の測定方法、及び該方法を用いた眼科装置を提供し、さらには奥行方向の測定範囲を拡大することのできるスペクトル干渉を用いた被検物体の測定方法、及び該方法を用いた眼科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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
（１）  低コヒーレント長の光の一部を被検物体に照射して反射光を物体光とするとともに前記低コヒーレント長の光の一部を参照光として前記物体光と合成して干渉させ，得られた干渉光を所定の周波数成分に分光して受光して受光信号を得るとともに、該受光信号をフーリエ変換又は逆フーリエ変換して位相物体の断層像撮影または光学表面プロファイルの測定を行うための測定方法において、前記受光信号に含まれる前記物体光及び参照光の各自己相関信号の和となる信号成分を前記受光信号から差し引いた情報をフーリエ変換又は逆フーリエ変換することにより被検物体の画像情報を得ることを特徴とする。
（２）  低コヒーレント長の光の一部を被検物体に照射して反射光を物体光とするとともに前記低コヒーレント長の光の一部を参照光として前記物体光と合成して干渉させ，得られた干渉光を所定の周波数成分に分光して受光して受光信号を得るとともに、該受光信号をフーリエ変換又は逆フーリエ変換して位相物体の断層像撮影または光学表面プロファイルの測定を行うための測定方法において、前記受光信号に含まれる前記物体光及び参照光の各自己相関信号の和となる信号成分をフーリエ変換又は逆フーリエ変換することにより自己相関信号値を求め、前記受光信号をフーリエ変換又は逆フーリエ変換した値から前記自己相関信号値を差し引くことにより被検物体の画像情報を得ることを特徴とする。
（３）  （１）または（２）の被検物体測定方法は、被検物体からの信号の寄与が０となる複数の角周波数での干渉信号を求めることにより前記自己相関信号成分を得ることを特徴とする。
（４）  （３）の被検物測定方法において、前記被検物体からの信号の寄与が０となる角周波数は、別途求めた被検物体の最前面と前記参照光との不等光路差に基づいて求められることを特徴とする。
（５）  （４）の被検物体測定方法は、参照光及び物体光による前記自己相関信号を差し引いた後に残る２重像を中心に関して折り返して重ね合わせることにより得られる像を本来の被検物体像として求めることを特徴とする。
（６）  （４）の被検物体測定方法は、さらに前記物体光及び参照光の各自己相関信号の和となる信号成分を前記受光信号から差し引いた前記情報に対して、前記不等光路差に基づいて前記情報から位相が９０度ずれた情報を求め、位相をずらす前の情報とずらした後の情報とを合わせた情報をフーリエ変換又は逆フーリエ変換することにより被検物体の画像情報を得ることを特徴とする。
（７）  （１）または（２）の被検物体測定方法は、前記物体光と参照光とを別々に分光して受光し、該両受光信号の和をもって前記物体光及び参照光の各自己相関信号の和となる信号成分とすることを特徴とする。
（８）  低コヒーレント長の光の一部を被検物体に照射して反射光を物体光とするとともに前記低コヒーレント長の光の一部を参照光として前記物体光と合成して干渉させ，得られた干渉光を所定の周波数成分に分光して受光して受光信号を得るとともに、該受光信号をフーリエ変換又は逆フーリエ変換して被検眼の断層像撮影を行う眼科装置は、（１）〜（７）の測定方法を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、高速測定を維持しつつノイズとなる信号を除去できる。また、奥行方向の測定範囲を拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図２は本実施形態で用いるスペクトル干渉ＯＣＴを用いた眼科装置の光学系の概略構成を示す図である。なお、本実施形態の眼科装置は前眼部断面を撮影する眼科撮影装置を用いている。図２に示す光学系は、測定光投光光学系、参照光光学系、干渉信号検出光学系、観察光学系からなる。なお、本実施形態の眼科装置は被検眼に対して装置を所定の関係に位置させるためのアライメント光学系も有している。従来、他覚的眼屈折力装置等に用いられている既知のアライメント光学系と同様の光学系を用いればよいため、その説明は割愛する。
【０００８】
＜測定光投光光学系＞
図２に示す測定光投光光学系１００は、光源１、コリメーターレンズ２、ビームスプリッタ３、ガルバノミラー４、対物レンズ５、ビームスプリッタ６にて構成されている。
光源１は、ＳＬＤ（Super luminescent Diode）等の低コヒーレント長の赤外光を発する光源である。光源１から出射された低コヒーレント光は、コリメーターレンズ２にて平行光束とされた後、ビームスプリッタ３を透過する。ビームスプリッタ３を透過した光束は、ガルバノミラー４にて反射した後、対物レンズ５、ビームスプリッタ６を経て、被検眼Ｅの角膜頂点付近に集光する。ガルバノミラー４は所定の方向（本実施形態では被検眼に対して光束を上下方向に走査する方向）に回転駆動可能となっている。また、ガルバノミラー４の反射面は、対物レンズ５の後ろ側焦点位置に配置されており、駆動によって光路長が変化しないようになっている。
【０００９】
＜参照光光学系＞
図２に示す参照光学系２００は、光源側から、光源１、コリメーターレンズ２、ビームスプリッタ３、ミラー７〜９、集光レンズ１０、参照ミラー１１にて構成されている。なお、測定光投光光学系１００とは、光源１からビームスプリッタ３までを共有する。
光源１から出射した低コヒーレント光は、コリメーターレンズ２を通過した後、ビームスプリッタ３にて一部の光束が反射し、ミラー７に向かう。ミラー７にて反射した光束は、さらにミラー８及び９にて折り返された後、集光レンズ１０により、参照ミラー１１に集光する。
【００１０】
＜干渉信号検出光学系＞
図２に示す干渉信号検出光学系３００は、被検眼Ｅからの反射光（物体光）を受光するための光学系と参照ミラー１１からの反射光（参照光）を受光するための光学系とから構成される。
【００１１】
被検眼からの物体光を受光する光学系は、被検眼Ｅの前方からビームスプリッタ６、対物レンズ５、ガルバノミラー４、ビームスプリッタ３、集光レンズ１３、エキスパンダレンズ１４、グレーティングミラー（回折格子）１５、集光レンズ１６、円柱レンズ１７、受光素子１８にて構成されている。なお、グレーティングミラー１５は集光レンズ１６の前側焦点位置に、受光素子１８は後側焦点位置に置かれている。
本実施形態で用いる受光素子１８は、赤外域に感度を有する一次元素子を用いている。また、測定光投光光学系１００とは、ビームスプリッタ１０からビームスプリッタ１５までを共有する。
【００１２】
測定光投光光学系１００によって被検眼Ｅの角膜付近に集光された光束の反射光（物体光）は、再び測定光投光光学系１００の各種光学部材を経た後、ビームスプリッタ３によって、一部の反射光が反射する。ビームスプリッタ３を反射した物体光は、集光レンズ１３経て一旦集光する。集光レンズ１３にて集光した物体光は、エキスパンダレンズ１４にて光束径を広げられた後、グレーティングミラー１５にて周波数成分に分光される。周波数成分に分光された物体光は、集光レンズ１６、円柱レンズ１７を経て、受光素子１８の受光面に集光する。なお、エキスパンダレンズ１４通過後の光束径、グレーティングミラーの格子間隔、集光レンズ１６、受光素子１８は、被検眼光軸方向の測定範囲と分解能を考慮して最適化されている。
また、参照ミラー１１にて反射した反射光（参照光）を受光するための光学系は、参照ミラー１１、集光レンズ１０、ミラー７〜９、ビームスプリッタ３、集光レンズ１３、エキスパンダレンズ１４、グレーティングミラー１５、集光レンズ１６、円柱レンズ１７、受光素子１８にて構成されている。
【００１３】
参照ミラー１１にて反射した参照光は、集光レンズ１０を経た後、ミラー９、ミラー８、ミラー７を順に戻り、ビームスプリッタ３を透過して、被検眼からの物体光と合成される。被検眼からの物体光と合成された参照光は、集光レンズ１３、エキスパンダレンズ１４を経た後、グレーティングミラー１５により周波数成分に分光され、集光レンズ１６、円柱レンズ１７を経て受光素子１８に集光する。このようにグレーティングミラー１５、集光レンズ１６、円柱レンズ１７、受光素子１８にて、スペクトロメータ部を形成する。なお、受光素子１８の受光面は、被検眼角膜に共役な関係となっている。なお、円柱レンズ１７は受光素子１８の幅方向に光束径を広げる役目を果たし、受光素子１８の設置誤差によらず、光束を受光面に受光させるために用いられる。
【００１４】
＜観察光学系＞
図２に示す観察光学系４００は、被検眼Ｅ前方から、ビームスプリッタ６、対物レンズ１９、結像レンズ２０、赤外域に感度を有する受光素子２１から構成される。なお、被検眼Ｅの瞳位置と受光素子２１とはレンズを介して共役な位置関係となっている。なお、２２は被検眼Ｅを照明するための赤外ＬＥＤである。
【００１５】
図３は本実施形態で用いる眼科装置における制御系を示したブロック図である。
３０は本実施形態の装置の駆動制御を行う制御部である。制御部３０には、受光素子１８，受光素子２１、モニター３１、演算処理部３２、記憶部３３等が接続される。なお、演算処理部３２は、受光素子によって得られた情報を基に解析を行い、被検眼の断面画像を形成するために用いられる。また、記憶部３３には撮影された被検眼Ｅの断面画像が記憶される。
【００１６】
次に、本実施形態において受光素子１８にて得られた周波数成分に分光された光束の受光信号を基に、被検物体（本実施形態では被検眼Ｅ）の断面画像得るための測定方法（解析方法）について以下に説明する。なお、説明を行いやすくするために、図４に示す簡単な光学配置図を用いるものとする。なお、図中、ＳＬＤは光源、B.S.はビームスプリッタ、R.M.は参照ミラー、Ｍはミラー、Ｇはグレーティングミラーを示す。
【００１７】
光源を発した光の、時刻ｔにおけるB.S.位置での電場を
【数１】
2006122649.tif 000003
とおく。角周波数ωに関する積分表示で表すのは、光源に波長分布があることを表すためである。B.S.からR.M.で反射して再びB.S.に戻ってくるまでの光路長を２Ｌとすれば、B.S.位置における参照光の電場は、
【００１８】
【数２】
2006122649.tif 000004
として、
【００１９】
【数３】
2006122649.tif 000005
と表せる。なおｃは光速である。また測定高速は、R.M.よりもＺ0だけ遠い位置に角膜頂点があり、そこから測った深さＺ位置におけるエネルギー反射率をＲ（Ｚ）として以下のように表せる。
【００２０】
【数４】
2006122649.tif 000006
ここに、
【００２１】
【数５】
2006122649.tif 000007
及び、位相物体（眼）の深さ方向と光の時間軸が同じ方向であることを考慮して、
【００２２】
【数６】
2006122649.tif 000008
とした。ここで、ｒ（τ）は偶の実関数とする。すると式４は、
【００２３】
【数７】
2006122649.tif 000009
と展開できる。なお、最終式はコンボリュージョン積分を用いて表している。後のために、このフーリエ変換を求めておく。記号~でフーリエ変換を表すとして、
【００２４】
【数８】
2006122649.tif 000010
となる。参照光と物体光はB.S.で同軸となって干渉するが、グレーティングミラーＧとレンズ、ＣＣＤからなるスペクトロメータによって分光されるので、ＣＣＤ上には波長成分毎の干渉スペクトルパターンが生じる。従って、フーリエ変換で表され、以下のようになる。
【００２５】
【数９】
2006122649.tif 000011
なお、*は複素共役を表す。グレーティングミラーＧによる回折角は波長の微小なズレ量に比例するが、上式は時間に関するフーリエ変換に対応する角周波数ωの関数として書かれている。これは、
【００２６】
【数１０】
2006122649.tif 000012
を微分して得られる。
【００２７】
【数１１】
2006122649.tif 000013
より、波長を介して回折角と微小な角周波数ズレの間に比例関係が成り立つためである。なお、ｆは焦点距離、λは周波数である。位相物体の深さ情報ｒ（ｔ）は、このＣＣＤ上にできた干渉スペクトルをωについて逆フーリエ変換することで得られ、強度Ｉ（ｔ）は、
【００２８】
【数１２】
2006122649.tif 000014
となる。なお、Ａは自己相関を表す。また、ｒ（ｔ）は偶の実関数としているので、
【００２９】
【数１３】
2006122649.tif 000015
が成り立つことを用いている。式１２において、第１，２項はそれぞれ参照光と物体光の自己相関関数を表し、また、式１２において、第３，４項に求めるべき位相物体の深さ情報が、参照光の自己相関関数（光源のコヒーレント長）を点応答関数として現れている。
【００３０】
なお、図２に示した光学系を用いて被検眼Ｅを位相物体として測定を行い、スペクトロメータ部にて得られた受光信号を基に式１２を用いて解析を行った場合、図５に示すような画像が得られることとなる。ここで、式１２における第１，２項が図中のピーク部分に相当し、第４項はｒ（ｔ）をτ0だけ＋側に移動させた位置に、第３項は第４項をｔ＝０軸に関して折り返した位置に現れることとなる。なお、上記では、式９を逆フーリエ変化して式１２を導くものとしているが、これに限るものではなく、式９をフーリエ変換することによっても参照光と物体光の自己相関関数の変数が反転していることだけの違いであるため、式９をフーリエ変換しても逆フーリエ変換しても同様に位相物体の深さ情報を得ることができる。
また、式１３でｒ（ｔ）は偶の実関数であることを前提とした。すると、
【００３１】
【数１４】
2006122649.tif 000016
となるので、従って式９は
【００３２】
【数１５】
2006122649.tif 000017
とできる。
【００３３】
式１５において、ｃｏｓ（ωτ0）を０とする（言い換えると被検物体からの信号の寄与が０となる）ことができれば、参照光と物体光の自己相関信号（ノイズとなるピーク信号）のみが残ることとなる。得られた値を式９或いは式１２から取り除くことにより、ピーク信号が除去された画像（本実施形態では眼の断層像）を得ることができる。
【００３４】
なお、τ0は物体光路と参照光路との不等光路差（時間）である。このτ0は、画像中心部から、式１２を用いて得られた被検物体の奥行方向プロファイルの頂点位置（本実施形態では被検物体の最前面である角膜頂点）までの距離を画像処理により求め、時間に換算することにより求めることができる。なお、本実施形態では画像中心から角膜頂点までの距離を画像処理によって求めることにより、τ0を求めるものとしているが、これに限るものではない。例えば、別にワーキングディスタンスを検出する機構を設け、このワーキングディスタンス検出結果からτ0を求めることもできる。また、被検眼の２次元的な断面像を求める場合には、既存の装置である角膜形状測定装置を用いて、この装置により求められる角膜の曲率（求める断面画像に対応する曲率）と予め求められている角膜頂点とに基づいて２次元的な断面像に対する各τ0を求めることができる。
【００３５】
τ0の値が得られれば、式１５に戻り、ｃｏｓ（ωτ0）が０となるような角周波数ωにおけるＣＣＤ上の干渉強度から参照光及び物体光のパワースペクトルだけを求める（推定する）ことができる。得られた値を式９から差し引いておき、フーリエ変換（又は逆フーリエ変換）すれば、煩わしいノイズとなる自己相関信号が取り除かれ、求めるべき位相物体の深さ情報のみが得られることとなる。なお、反対にフーリエ変換した後で、得られた値から参照光及び物体光のパワースペクトルを差し引いてもよい。
ＣＣＤ上の干渉強度分布から参照光及び物体光のパワースペクトル分布を差し引いた段階での干渉強度分布は、式１６
【００３６】
【数１６】
2006122649.tif 000018
のように表せる。これに前述した既知のτ0を使って−ｔａｎ（ωτ0）を乗じると、以下の式１７が得られる。
【００３７】
【数１７】
2006122649.tif 000019
ここで式１６を実部、式１７を虚部に持つ値とし、式１８を導く。
【００３８】
【数１８】
2006122649.tif 000020
得られた式１８に対して逆フーリエ変換を行うと、
【００３９】
【数１９】
2006122649.tif 000021
となる。得られた式１９は、参照光と物体光の自己相関関数を示す項、及び虚像となる位相物体の深さ情報を示す項がなくなるため、式１９を用いることにより、実像のみを得ることが可能となる。
【００４０】
このような測定方法（解析方法）を用いることにより、画面の左右どちらかを切り捨てることがないため、奥行方向の測定範囲を広げることが可能となる。なお、中心部で折り返された２重像として得られる位相物体の断層像を画像処理によって本来の像（一つの像）に変換してもよい。このような画像処理は、得られる２重像を中心部で折り返して重ね合わせたときに得られる像を本来の像とし、２重像を重ね合わせるか、一方の像を消去するかして所望する像を求める。
【００４１】
以上のような、構成を備える装置について、以下にその動作を簡単に説明する。
検者は、図３に示すモニター３１を見ながら、図示なきジョイスティック等の操作手段を用いて、装置を上下左右及び前後方向に移動させ、装置を図２に示す被検眼Ｅに対して所定の位置関係に置く。なお、本実施形態では、受光素子２１の受光面と被検眼Ｅの瞳位置とが共役な関係になるようにしている。なお、図２においては測定基準位置は角膜頂点位置としているが、測定範囲は基準位置から前後方向の所定範囲となるため、断層像をできるだけ広い範囲にて得たい場合には、前述した参照光と物体光との光路長差をτ0＜０となるようにしておく。
【００４２】
被検眼Ｅに対して装置が所定の位置関係になったら、検者は図示なき撮影スイッチを使用し、被検眼Ｅの前眼部断層像をモニター３１に表示させる。撮影スイッチが押されると、制御部３０は光源１から赤外光の光を出射させるとともに、ガルバノミラー４を駆動させて被検眼Ｅに対して赤外光を走査させる。
【００４３】
測定光投光光学系１００によって被検眼Ｅの角膜付近に集光された光束の反射光（物体光）は、再び測定光投光光学系１００の各種光学部材を経た後、ビームスプリッタ３によって、一部の物体光が反射する。ビームスプリッタ３を反射した物体光は参照光光学系を通る参照光と合成された後、集光レンズ１３経て一旦集光する。集光レンズ１３にて集光した光束は、エキスパンダレンズ１４にてその光束径を広げられた後、グレーティングミラー１５にて周波数成分に分光される。周波数成分に分光された光束は、集光レンズ１６、円柱レンズ１７を経て、受光素子１８の受光面に集光する。
【００４４】
受光素子１８は、周波数成分に分光された光を受光し、周波数成分毎の干渉強度を出力する。演算処理部３２は、受光素子１８にて受光される物体光と参照光とによって得られる干渉強度をモニタする。なお、受光素子１８に受光される光には、角膜表面の反射光以外にも、角膜裏面や水晶体前後面等の位相物体からの反射光も含まれる。したがって、受光素子１８が受光する干渉信号は、これらの反射光と参照光との干渉が周波数の関数として受光されることとなる。
【００４５】
演算処理部３２は、干渉信号の強度が最も強くなったときの受光素子１８から出力される検出信号を前述したフーリエ変換を用いて解析する。干渉光には被検眼Ｅにおける各位相物体（例えば、角膜前後面、水晶体前後面等）からの反射光を含んでいるため、検出信号をフーリエ変換することによって、被検眼Ｅにおける角膜、水晶体等の各位相物体の深さ情報を得ることができる。演算処理部３２は通常、図６（ａ）に示すピーク信号と２重像が形成されるデータから、前述した解析方法を用いて、ノイズとなるピーク信号（自己相関信号）を削除し、図６（ｂ）とする。さらに前述した解析方法を用いて、最終的に虚像となる断面像を削除し、図６（ｃ）に示す前眼部断面像を得て、これをモニター３２に表示する。なお、２重像のどちらか一方を削除または折り返して重ね合わせるような画像処理を行うことにより、最終的に図６（ｃ）に示す被検眼断層像を得るようにしてもよい。また、得られた前眼部断層像は図示せぬ保存スイッチを用いることにより、記憶部３３に記憶される。
【００４６】
以上の実施形態では、ノイズとなる信号を除去し、奥行方向の測定範囲を拡大することのできるスペクトル干渉を用いた被検物体の測定方法について示したが、第２の実施形態として、シャープなエッジの画像を得るための方法を以下に挙げ、説明する。なお、前述した実施形態と光学系及び制御系、並びに装置動作については同じであるため、各構成についての説明は割愛し、以下では画像を得るための解析方法について詳しく説明する。また、各式における記号は、特にことわらない限り、前述した各式における記号と同義とする。
図２に示す受光素子１８上の干渉強度分布は、前述した式８及び式９から、
【００４７】
【数２０】
2006122649.tif 000022
と表される。また、式２０を逆フーリエ変換またはフーリエ変換して得られる位相物体の深さ情報ｒ（ｔ）は、前述した式１２
【００４８】
【数２１】
2006122649.tif 000023
で表せる。
式１２によれば、位相物体の深さ情報は参照光の自己相関がコンボリュートされた形となっており、その分、分解能が甘くなってしまう。本実施形態ではこれを避けるため、予め以下の式２１で表される参照光のパワースペクトル
【００４９】
【数２２】
2006122649.tif 000024
を求めておき、この式２１を用いて式２０を除してやる。その結果、下記の式２２
【００５０】
【数２３】
2006122649.tif 000025
が得られる。得られた式２２に対して逆フーリエ変換またはフーリエ変換すると、下記の式２３
【００５１】
【数２４】
2006122649.tif 000026
が得られる。得られた式２３は、自己相関の情報が予め除かれているため、位相物体本来の深さ情報を光源の自己相関の影響を受けることがない。このため、式２３を用いて得られる画像はシャープな像となる。なお、以下に参照光のパワースペクトルを求める方法を述べておく。
【００５２】
Wiener-Khinchineの定理により、角周波数ωの波のエネルギーを表すパワースペクトル（もとの関数のフーリエ変換の絶対値の自乗、ここでは式２１で表される）は、自己相関関数のフーリエ変換によって求められ、反対にパワースペクトルの逆フーリエ変換によって自己相関関数が得られることが判っている。
また、参照光の自己相関は、Γenv（ｔ（ω））をコヒーレント関数の包絡線関数（その半値幅がコヒーレント長に相当するコヒーレント時間）として、以下の式２４
【００５３】
【数２５】
2006122649.tif 000027
と表される。したがって、以下の式２５
【００５４】
【数２６】
2006122649.tif 000028
が成り立つ。
【００５５】
なお、コヒーレント関数は、例えば、使用する光源から出射される光（低コヒーレント光）対して干渉計等を用いて測定を行い定量的に得られた測定結果から予め求めておくことが可能である。得られたコヒーレント関数を式２５に代入し、フーリエ変換を行うことにより、参照光（測定光）のパワースペクトルを求めることができる。また、参照光のパワースペクトルは、予め温度や電流等の光源の使用条件によって何種類か装置内の記憶部に保存しておき、実際に用いる際の光源の使用条件に合わせて、記憶部に保存されているパワースペクトルを図示無き設定手段を用いて選択、或いは自動的に選択して用いることもできる。
【００５６】
また、第１及び第２の実施形態に用いた解析方法を両方とも考慮することにより、ノイズ光を抑え奥行方向の測定範囲を拡大することができるとともに、シャープな画像を得ることができることは言うまでもない。
【００５７】
以上の実施形態では、眼科装置を例に挙げ、説明したが他の分野における位相物体の断層像の撮影や光学表面プロファイルを測定する装置にも適用することができる。また、光学表面プロファイルを測定する場合には、ガルバノミラー及びポリゴンミラーを用いて２次元的に走査を行い、２次元ＣＣＤを用いて各周波数成分に分光した光を受光して画像を得るようにすればよい。
【００５８】
なお、前述した解析方法では、物体光路と参照光路との不等光路差（時間）であるτ0をを用いてｃｏｓ（ωτ0）が０となるような角周波数ωにおけるＣＣＤ上の干渉強度から参照光及び物体光のパワースペクトルを求めたり、コヒーレント関数を用いて参照光のパワースペクトルを求め、これを用いて自己相関信号を除去するものとしているが、これに限るものではない。物体光と参照光とを別々に分光した状態で受光素子に受光させることのできる光学系を設計し、各々のパワースペクトル（物体光及び参照光のパワースペクトル）を得ることができる。得られた物体光及び参照光のパワースペクトルの値を用いて、前述した式９の第１項及び第２項を差し引き、第３項を除することにより、式９から自己相関信号成分を取り除くことができる。また、前述した式２２に得られた参照光のパワースペクトルを当てはめてもよい。また、物体光の自己相関信号成分が参照光の自己相関信号に対して、その影響が無視できる程度に十分小さい場合には、物体光の自己相関信号成分を無視し、用いなくともよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】従来の画像表示方法について示した図である。
【図２】本実施形態における眼科装置の光学系を示した図である。
【図３】本実施形態における制御系を示したブロック図である。
【図４】本実施形態における測定方法を説明するために用いる光学系を示した図である。
【図５】解析に用いる式に対応した画像情報を示した図である。
【図６】本実施形態の解析手順を示した図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  光源
２  コリメータレンズ
３  ビームスプリッタ
４  ガルバノミラー
５  対物レンズ
６  ビームスプリッタ
１１  参照ミラー
１５  グレーティングミラー
１６  集光レンズ
１８  受光素子
３０  制御部
３１  モニタ
３２  演算処理部
１００  測定光投光光学系
２００  参照光学系
３００  干渉信号検出光学系
４００  観察光学系
【図１】
2006122649.tif 000029
【図２】
2006122649.tif 000030
【図３】
2006122649.tif 000031
【図４】
2006122649.tif 000032
【図５】
2006122649.tif 000033
【図６】
2006122649.tif 000034