(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光コヒーレンス断層撮影装置の製造方法であって、
光源から発せられて、干渉計のサンプルアームおよび基準アームの一方である第１のアームを横断する光に、第１の量の分散を誘起する第１の分散型光学アセンブリを含む第１のアームを用意するステップと、
前記光源から発せられて、前記サンプルアームおよび基準アームの他方である第２のアームを横断する光に、前記第１の量の分散にほぼ等しい第２の量の分散を誘起する第２の分散型光学アセンブリを含む第２のアームを用意するステップと、
代替光学要素を用意するステップと、
前記第１および第２のアームの一方の少なくとも１個の光学要素を前記代替光学要素で代替することにより前記第１および第２のアームの一方を変更し、これにより前記第１および第２のアームの一方の分散の量を変化させるステップと、
前記第１のアームと前記第２のアームとの間の分散不平衡の正確な情報を無しに、前記第１および第２のアームの前記変更された方および他方からの光の重なり合いを表す干渉分光信号を処理して分散符号化全域光コヒーレンス断層撮影を実行すべく構成された処理装置を用意するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記変更ステップが、ミラー、ビームスプリッタ、対物レンズ、コリメータ、光ファイバ、およびファイバブラッググレーティングのうち少なくとも１個を代替光学要素で代替するステップを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記変更ステップにおいて、前記少なくとも１個の光学要素を代替することにより前記基準アームとサンプルアームの間の平均光路長差が前記光コヒーレンス断層撮影装置の走査深度を超えて増大することがない、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１および第２のアームの少なくとも一方を、前記少なくとも１個の光学要素の代替に応じて、変更された光路長に適合させるステップを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光コヒーレンス断層撮影（ＯＣＴ）に関する。本発明は特に、分散符号化全域（ＤＥＦＲ）光コヒーレンス断層撮影装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
「光コヒーレンス断層撮影」（ＯＣＴ）という用語は、光の（限られた）コヒーレンス長を反射面上で高精度の距離測定に用いる一群の光学的測定技術を定義するものである。特に眼科診断および検査等の医療用途において、ＯＣＴは、身体表面下で数ミリメートルまで正確な非侵入性の測定を可能にするため、有益なツールであることが示されている。更に、ＯＣＴ装置と測定対象との距離が比較的長い場合でも長さ方向で数マイクロメートルのスケール高い測定精度が得られる。
【０００３】
単一のＯＣＴ測定は通常、反射領域の平均的な特徴に関する情報のみ提供する。しかし、一回の測定での測定領域の大きさを可能な限り狭め、且つそのような点状の測定を反射面上で高密度な分布で多数回実行したならば、当該面の断層画像を極めて微細な解像度で取得できる。確立したＯＣＴ技術において、拡張した表面測定は従って、等間隔を空けられた測定点の格子上で「Ｂスキャン」とも呼ばれるｘ−ｙ走査の要領で典型的に実行される。しかし、単一点測定の場合、典型的にはＯＣＴ装置内部で、測定点と基準点との距離を光学的に決定すべく各種の光コヒーレンス断層撮影技術が開発されている。
【０００４】
ＯＣＴの従来方法は干渉計の設定を含んでいてよく、生成された光ビームがサンプルビームおよび基準ビームに分割される。基準ビームの伝搬は当該装置内部に限定されるのに対し、サンプルビームは、装置から測定されたサンプルに向けて発せられ、サンプルにより反射された後で干渉計に再入射する。ここで、反射されたサンプルビームと基準ビームが重ね合わされ、２個のビームの経路長の差異が、用いられた光のコヒーレンス長よりも短い場合、ビームの重ね合せにより検出可能な干渉が生じる。干渉は、フォトダイオードまたは分光器等による検出の後で、例えばスペクトル強度の差異または２個のビームの経路長の差異に関して解析することができる。当該解析の結果、反射面の反射率や距離等、各種のサンプル特徴を決定することができる。単一面以外に、本明細書に記述する技術はまた、サンプル内で複数積層され、且つ一部が反射する平面の同時特徴付けを可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の一般的な特徴にもかかわらず、実用的なＯＣＴ装置は、例えば詳細な設定方法、広または狭帯域幅光源の使用、使用する解析アルゴリズムで検出または解析された信号の特徴等に関して個々に異なり得る。従来の分類方式によれば、ＯＣＴ技術は、設定方法に応じて、測定が基準アーム（「走査アーム」）の光路長または使用する波長（「掃引光源」）の変動が制御された複数の検出プロセスを含む場合は「逐次的」技術に分類でき、または測定が一回の検出処理だけ実行される場合（この場合、通常は重ね合わされた基準およびサンプルビームのスペクトログラムが記録される）は「同時的」技術に分類できる。代替的に、ＯＣＴ技術は、データ収集および処理の主流的方法に応じて、通常は走査アーム式の干渉計と連携して実行される「時間領域ＯＣＴ」（ＴＤ−ＯＣＴ）、およびスペクトル分解された干渉情報の処理を含む「周波数領域ＯＣＴ」（ＦＤ−ＯＣＴ）と呼ばれる方式に分類できる。
【０００６】
近年、周波数領域ＦＤ−ＯＣＴの変型例が提案されており、「分散符号化全域光コヒーレンス断層撮影」（ＤＥＦＲ−ＯＣＴ）として知られるようになった。ＤＥＦＲ−ＯＣＴにおいて、２本の干渉計アーム間の分散の明確な差異が意図的に導入される。特定の処理アルゴリズムに関連して、当該分散の不平衡により、フーリエ変換されたスペクトログラムから深度情報をより効果的且つ便利に検索できることが示されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の技術は従って広範囲にわたる可能な実施形態を提供する一方、その各々は干渉計アームの各々における光路長の極めて微妙な制御を必要とする。その理由は、ビームの干渉を検出可能な範囲を画定する検出光のコヒーレンス長が極めて短いこと、またはより高次の干渉縞の解消に際して分光計により設定される限界のいずれかに起因する。従ってＯＣＴ装置を構築するには、各々の干渉計アームで検出された全ての波長の光路長の微調整が必要である。これには干渉計アームの幾何学的長さ、および分散の結果としてのアーム内における光路長の波長への依存度の正確な調整が含まれる。２本のアーム間の分散の不平衡は往々にして、いずれかのアームで用いられるビーム誘導または集光手段等の異なる光学要素により不可避的に生じる。従ってこのような不可避の分散の平衡化は典型的に、先に生じた分散の差異を補償すべく追加的な分散要素を挿入することにより実行される。
【０００８】
このようにＤＥＦＲ−ＯＣＴは２本のアームでの不平衡分散を可能にするが、しかしながら当該不平衡分散は、平衡状態の干渉計の一方のアームにおける分散を、良好に制御された仕方で増大させることにより実現される。
【０００９】
結果的に、上述の光コヒーレンス断層撮影技術はいずれもＯＣＴ装置の分散の徹底的な制御および調整を必要とする。また、異なる技術において、使用する要素の潜在能力および品質、並びに設定およびデータ処理の複雑さに対する要求も異なる。これらの側面は、ＯＣＴ装置の製造コスト、更にはＯＣＴ装置の可能な用途の範囲および利便性にも影響を及ぼす。
【００１０】
従って、効率的で便利なＯＣＴ測定を可能にするＯＣＴ装置のより簡単な設定技術が望まれる。
【００１１】
本発明は、上述のニーズを一つ以上実現することを目的としている。
【００１２】
第１の態様によれば、光コヒーレンス断層撮影装置を提供し、当該装置は、光源と、当該光源から発せられて、干渉計のサンプルアームおよび基準アームの一方を構成する第１のアームを横断する光に、第１の量の分散を誘起する第１の分散型光学アセンブリを含む第１のアームと、当該光源から発せられて、当該サンプルアームおよび基準アームの他方を構成する第２のアームを横断する光に、当該第１の量の分散よりも大きい第２の量の分散を誘起する第２の分散型光学アセンブリを含む第２のアームと、当該第１のアームからの光および当該第２のアームからの光の重なり合いを表す干渉分光信号を処理して分散符号化全域光コヒーレンス断層撮影を実行すべく構成された処理装置とを含み、当該第２の分散型光学アセンブリの１個以上の光学素子の任意のサブアセンブリにおいて、当該第２のアームを横断する光に、当該サブアセンブリにより誘起される分散の量は、当該第１の量の分散とは異なる。
【００１３】
発明者らは、たとえ分散不平衡に関する正確な知識が無くても、フーリエ変換されたスペクトログラムから位相情報を効率的にフィルタリングできることを見出した。従って、本明細書に記述する装置は、どの製造段階においても２本のアームに等化された分散を必要としない。これにより、ＯＣＴ装置のより簡単且つ安価な製造が可能になる。
【００１４】
第２の量の分散は、第１の量の分散よりも、厚さが少なくとも１ｃｍの透明材料により光源からの光に誘起される分散の量に対応する量だけ大きくてよい。対応する量の分散を、サンプルアームのコリメータおよび／または対物レンズにより少なくとも部分的に誘起することができる。
【００１５】
第２の分散型光学アセンブリの１個以上の光学素子は、ミラー、ビームスプリッタ、対物レンズ、コリメータ、光ファイバ、およびファイバブラッググレーティングのうち少なくとも１個を含んでいてよい。
【００１６】
別の態様によれば、光コヒーレンス断層撮影装置の製造方法を提供し、本方法は、光源から発せられて、干渉計のサンプルアームおよび基準アームの一方を構成する第１のアームを横断する光に、第１の量の分散を誘起する第１の分散型光学アセンブリを含む第１のアームを用意するステップと、当該光源から発せられて、当該サンプルアームおよび基準アームの他方を構成する第２のアームを横断する光に、当該第１の量の分散にほぼ等しい第２の量の分散を誘起する第２の分散型光学アセンブリを含む第２のアームを用意するステップと、代替光学要素を用意するステップと、当該第１および第２のアームの一方の少なくとも１個の光学要素を当該代替光学要素で代替することにより当該第１および第２のアームの一方を変更し、これにより当該第１および第２のアームの一方の分散の量を変化させるステップと、当該第１および第２のアームの当該変更された方および他方からの光の重なり合いを表す干渉分光信号を処理して分散符号化全域光コヒーレンス断層撮影を実行すべく構成された処理装置を用意するステップとを含んでいる。
【００１７】
たとえ干渉計のアーム間での分散不平衡に関する正確な知識が無くても、同様にフーリエ変換スペクトログラムから位相情報を効率的にフィルタリングできる上述の知見に基づいて、本明細書に記述する方法により、従来の、すなわち分散が制御された分散符号化全域ＯＣＴ装置、すなわちＤＥＦＲ−ＯＣＴの簡単且つ安価な変更が可能になる。
【００１８】
実施形態によれば、変更ステップは、ミラー、ビームスプリッタ、対物レンズ、コリメータ、光ファイバ、およびファイバブラッググレーティングのうち少なくとも１個を代替光学要素で代替するステップを含んでいてよい。代替光学要素自身もまた、代替された少なくとも１個の光学要素とは異なる分散を各々有するミラー、ビームスプリッタ、対物レンズ、コリメータ、光ファイバ、およびファイバブラッググレーティングのうち少なくとも１個であってよい。
【００１９】
変更ステップにおいて、少なくとも１個の光学要素を代替することにより基準アームとサンプルアームの間の平均光路長差がＯＣＴ装置の走査深度を超えて増大することはない。
【００２０】
実施形態において、本方法は、第１および第２のアームの少なくとも一方を、少なくとも１個の光学要素の代替に応じて、変更された光路長に適合させるステップを含んでいる。
【００２１】
本発明の更なる詳細事項、特徴、および利点は、例示的な実施形態に関する以下の説明および添付の図面からより明快になろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】平衡状態の分散を示す光コヒーレンス断層撮影装置の例示的な一実施形態の模式図を示す。
【図２】不平衡状態の分散を示す光コヒーレンス断層撮影装置の例示的な一実施形態の模式図を示す。
【図３ａ−３ｃ】分散の影響が変化するフーリエ変換スペクトログラムを示す。
【図４】光コヒーレンス断層撮影装置の製造方法の例示的な一実施形態のフロー図である。
【図５】光コヒーレンス断層撮影装置の製造方法の例示的な一実施形態の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の記述は、単に説明目的で行うものであり、本発明を限定するものではなく、本明細書に示す技術が完全に理解されるよう、特定の装置構成および特定の方法、ステップ並びに機能等の具体的な詳細事項を開示している。これらの具体的な詳細事項とは異なる他の実施形態においても当該技術が実施可能であることが理解されよう。
【００２４】
図１に、光コヒーレンス断層撮影に使用可能な干渉計１００の例示的な設定を示す。干渉計１００は、基本要素として、光源１１０、ビームスプリッタ１２０、基準ミラー１３０、および検出器１５０を含んでいる。干渉計１００は更に、補償部材１３２、例えば補償ガラス、基準ビームガイド１３４、サンプルビームガイド１４４、コリメータ１４６、およびサンプル１４０に光を集光する対物レンズ１４８を含んでいる。
【００２５】
光源１１０から発せられた光ビーム１１５は、ビームスプリッタ１２０において基準ビーム１３５およびサンプルビーム１４５に分割される。基準ビーム１３５は基準ミラー１３０へ向けて誘導され、基準ミラー１３０で反射されてビームスプリッタ１２０に戻る。サンプルビーム１４５は対照的に干渉計１００から発せられ、例えば外部のサンプル１４０へ向けて誘導される。サンプルビーム１４５は、サンプル１４０で少なくとも一部が反射されてビームスプリッタ１２０に戻る。反射された基準ビーム１３５およびサンプルビーム１４５に対して、ビームスプリッタ１２０は、基準ビーム１３５およびサンプルビーム１４５の一部を信号ビーム１５５に重ね合わせるビームコンバイナとして機能する。信号ビーム１５５は検出器１５０へ向けて誘導され、検出器１５０は基準ビーム１３５とサンプルビーム１４５の重ね合せの結果として信号ビーム１５５の強度を検出する。基準アーム１３５とサンプルアーム１４５の光路長の差が検出光のコヒーレンス長より短い場合、信号ビーム１５５を構成する２個のビームが干渉し合う。これに対応して、信号ビーム１５５の強度の変調を、ビームスプリッタ１２０からのサンプル１４０の変動する距離の関数として検出することができ、従ってサンプルの変動する距離を決定することができる。
【００２６】
干渉計１００は更に、図１にファイバとして示す基準ビーム誘導部材１３４およびサンプルビーム誘導部材１４４を含んでいる。代替的な実施形態において、誘起部材は、干渉計１００の４本の分岐のいずれに含まれていてもよい。更に、ビーム誘導部材１３４、１４４はファイバとして実現する必要はなく、ミラー、グレーティング構成等を含んでいてよい。
【００２７】
干渉計１００は更に、サンプルビーム誘導部材１４４とサンプル１４０の間に配置されたコリメータ１４６を含んでいる。コリメータ１４６は、拡散光源１１０に起因するかまたは設定時に他の光学要素により誘起される光の拡散または発散に対抗することにより、検出可能な干渉信号を向上させる役割を果たす。図に示すコリメータ１４６は、代替的な実施形態において、同様に干渉計１００の様々な場所に配置可能な、または省略可能な任意の視準手段を例示的に示したものである。更に、干渉計１００は、対物レンズにより実現可能であってサンプル１４０の表面のより小さい領域にサンプルビームを集光する役割を果たすビーム集光部材１４８を含んでいる。
【００２８】
任意選択的に、本明細書の記述する種類の干渉計１００は更に、サンプル１４０の拡張された領域上をビームで走査し易くするために、集光されたサンプルビームを横方向に屈折させる素子を含んでいてよい。更に、代替的な実施形態において、基準ビームの長さをサンプル１４０のビームスプリッタ１２０からの所与の距離に適合させるために、基準ビームを縦方向に調整する素子が設けられている。
【００２９】
図１において、特定の要素によりビーム分割、ビーム誘導、またはビーム整形等の異なる機能が実現される。代替的な実施形態において、これらの機能は、他の要素により実現可能である一方、フィルタまたは調整可能光源等の更なる機能が追加されてもよい。更に、図示する機能のいくつかは、ファイバビームスプリッタ等の単一要素により実現可能である。更に、図１の干渉計１００をマイケルソン干渉計として示したのは簡明さのために過ぎない。上述の原理から逸脱することなく、各種の干渉計を光コヒーレンス断層撮影に用いることができる。
【００３０】
上述の変型例によらず、図１は一般に、サンプルビーム１４５の光路が、基準ビーム１３５の光路とは異なる光学要素により影響を受け得ることを示す。これを図１において、各々が基準ビーム１３５ではなくサンプルビーム１４５に分散を誘起するコリメータ１４６、対物レンズ１４８、およびビームスプリッタ１２０の非対称配置により示す。上述のように、検出光の帯域幅が有限であること、および結果的に生じる干渉の感度が現在の分散に依存することで典型的に、ＯＣＴ装置の基準アームおよびサンプルアームにおける分散を補償または等化する必要が生じる。この目的のため、図１では基準アーム内に、ビームスプリッタ１２０、コリメータ１４６、および対物レンズ１４８の基板によりサンプルアームに誘起される分散不平衡を補償するための補償部材１３２、例えば補償ガラスを示す。補償部材１３２の配置で示すように、部材１３２を傾けることにより補償部材１３２を通る基準ビームの幾何学的経路長を変化させて分散のより微細な調整が実現できる。代替的な実施形態において、分散不平衡の補償はまた、複数の補償部材１３２により、例えば２個のビーム１３５と１４５との間で平衡が得られるまで１個の分散型補償部材１３２を追加または除去することにより調整することができる。
【００３１】
図２に、本発明によるＯＣＴ装置２００の例示的な一実施形態を示す。図１の装置１００と同様に、図２のＯＣＴ装置２００は、光源２１０、ビームスプリッタ２２０、基準ミラー２３０、基準ビーム誘導部材２３４、サンプルビーム誘導部材２４４、コリメータ２４６、光をサンプル２４０に集光させる対物レンズ２４８、および検出器２５０を含んでいる。また、図２のＯＣＴ装置２００は、中央処理装置、すなわちＣＰＵ２６２、および記憶装置２６４を含む評価装置２６０を含んでいる。
【００３２】
図１のＯＣＴ装置１００とは異なり、図２のＯＣＴ装置２００は、分散不平衡を補償するための補償部材１３２を含んでおらず、スペクトル分解された干渉情報を例えばスペクトログラムの形式で取得すべく構成されている。ＯＣＴ装置２００の更なる変型例に関して、同じ推論が図１の装置１００との関連で成り立つ。特に、本発明の態様の以下の議論が、マイケルソン干渉計とは別の干渉原理にも相応に適用できる。
【００３３】
図２に示すように、スペクトル分解された干渉情報は、帯域幅が比較的広い光源２１０および検出器２５０または他の任意の設定箇所に含まれるスペクトル分解用の素子を用いて取得できる。代替的に、光源２１０は調整可能な中心波長を有する狭帯域幅光源として構成されていてよく、この場合スペクトログラムは光源２１０が関連するスペクトルを介して調整されている特定の期間にわたり取得される。
【００３４】
スペクトル分解された干渉情報が検出器２５０により取得されたならば、当該情報は検出器２５０から評価装置２６０に送信される。評価装置２６０は、送信されたデータに対して分散符号化全域光コヒーレンス断層撮影（ＤＥＦＲ−ＯＣＴ）を実行すべく構成されている。評価装置２６０は、スペクトル分解された干渉情報に対してＤＥＦＲ−ＯＣＴアルゴリズムを適用すべくプログラムされた中央処理装置２６２を含んでいる。この目的のため、中央演算処理装置２６２は、記憶装置２６４に格納された適当なソフトウェアによりプログラムされている。
【００３５】
典型的には設定の良好に調整された分散パラメータに基づき、ＤＥＦＲ−ＯＣＴは、曖昧な位相情報を有する単一のスペクトログラムから、個々のサンプル反射の深度に関する明確な知識の取得を可能にする。これはまた、サンプルアームの基準長よりも短いかまたは長い様々な距離における反射から生じる信号成分にもあてはまる。この目的のために、ＤＥＦＲ−ＯＣＴは、干渉計設定における有限分散に関する知識により、記録されたスペクトログラムの位相の曖昧さを大幅に解消できる状況を利用する。現在の設定の分散パラメータを予め測定または別途決定しておき、その後で典型的には数値分散補償（ＮＤＣ）のステップでデータ処理に導入することができる。
【００３６】
従来方式のＤＥＦＲ−ＯＣＴにおいて、設定の結果生じる分散不平衡は慎重に調整される。これとは対照的に、本発明は、分散パラメータが想定外に広い範囲にわたり変動し得るという知見を利用して、ＤＥＦＲ−ＯＣＴアルゴリズムが引き続き充分に正確な結果をもたらすことができるようにする。これによりＤＥＦＲ−ＯＣＴ装置の構築を大幅に簡素化できると共に、後述するように、特定のＮＤＣおよびＤＥＦＲアルゴリズムの好適な組合せに対して大幅な分散許容度が見出された。
【００３７】
分散が存在する場合、記録されたスペクトログラムに現れる干渉計のサンプルおよび基準ビームの間の干渉の量は次式で表される。
【数１】
0006557264.tif 000002
ここに、ＥＳおよびＥＲは、各々サンプルビームおよび基準ビームの干渉電界を表し、ｚは２個のビーム間の経路長の差、およびφｄ（ω）はサンプルアームと基準アームの間における分散の差により生じた位相シフトである。
【００３８】
図３ａに示すように、分散不平衡が存在しない、すなわちφｄ（ω）＝０である場合、例えば、スペクトログラムが最終的な前処理の後でフーリエ変換を受けたならば、このように画定されたスペクトログラムは、曖昧ではあるが対応する深度情報±ｚ０を与えることができる。この場合、中心基準長から等距離にある正および負のｚ区間に２個の同一信号帯域が生成され、当該帯域の一方が「真」信号を表し、の他方の信号がその共役アーチファクトを表す。
【００３９】
図３ｂに示すように、分散が存在する場合、このように得られた深度すなわちｚ信号は上式の分散項に起因して潰れが生じ、結果が正または負の深度に関して不明瞭なままである。更に、反射、すなわち「真」信号帯域が、基準長の一方の側に生じる典型的な場合において、変換されたスペクトログラムにおける真および共役帯域は往々にして重なり合う。従って上述のようにスペクトログラムを処理しても真信号とアーチファクトの成分間の差を区別できない恐れがある。
【００４０】
これらの短所に鑑みて、数値分散補償（ＮＤＣ）の技術は、より正確な深度情報を取得すべく潰れの補償と同時に、真信号とアーチファクトを区別する基準の提供の両方に適していることが示された。好適な技術によれば、φｄ（ω）、すなわち上式の分散不平衡の影響が既知ならば、上式に対応する補正項ｅ−ｉ（φｄ（ω））を乗算することができる。分散補償された真信号成分がこのように生成される一方、同時にこの方式に起因してアーチファクト成分には２倍の分散関連位相シフトが施される。
【数２】
0006557264.tif 000003
【００４１】
このように変更されたスペクトログラムに上述の処理が施されたならば、真信号帯域には潰れが生じず、一方でアーチファクトは分散項がより大きいため潰れ度合が強まるであろう。図３ｃに示すように、真信号はこのようにアーチファクトから識別可能になる。例えばＤＥＦＲ−ＯＣＴ技術による更なる適切な処理により、共役帯域を互いに分離またはフィルタリングできるようになる。
【００４２】
上述の処理の前提として、所与の設定のためにφｄ（ω）を決定する、およびＮＤＣに関連して使用する異なる方法が、例えばＷｏｊｔｋｏｗｓｋｉ他「Ｕｌｔｒａｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ，Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｄｏｍａｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ（Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，ｖｏｌ．１２，ｎｏ．１１，２００４，ｐｐ．２４０４−２４２２）」、およびＭａｒｋｓ他「Ａｕｔｏｆｏｃｕｓ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｆｏｒ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ，ｖｏｌ．４２，ｎｏ．１６，２００３，ｐｐ．３０３８−３０４６）」に記述されている。本発明において、引用文献の第２部に記述されているＷｏｊｔｋｏｗｓｋｉらの反復的方法が最も有利であることが分かっている。更に、大多数の実際的な用途において、φｄ（ω）は、装置およびサンプルが所定配置された後の各ＯＣＴ用途の開始時点で一度だけ決定すれば充分であることが示されよう。
【００４３】
更に、ＤＥＦＲ−ＯＣＴが、設定において比較的大きいおよび／または不均質な分散不平衡が存在する場合でも依然として正確な結果を与え得ることが分かっている。これは特に、真信号成分をアーチファクトから反復的にフィルタリングする場合にあてはまる。この種の好適な方法は、例えばＨｏｆｅｒ他「Ｆａｓｔ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｅｎｃｏｄｅｄ  ｆｕｌｌ  ｒａｎｇｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ｆｏｒ  ｒｅｔｉｎａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ  ａｔ  ８００  ｎｍ  ａｎｄ  １０６０  ｎｍ（Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，ｖｏｌ．１８，ｎｏ．５，２０１０，ｐｐ．４８９８−４９１９）」に記述されている。更なるＤＥＦＲ技術が、例えばＫｏｅｔｔｉｇ他「Ａｎ  ａｄｖａｎｃｅｄ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｆｏｒ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｅｎｃｏｄｅｄ  ｆｕｌｌ  ｒａｎｇｅ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｏｍａｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，ｖｏｌ．２０，ｎｏ．２２，２０１２，ｐｐ．２４９２５−２４９４８）」に記述されている。
【００４４】
本発明において、特定のＮＤＣおよびＤＥＦＲアルゴリズムの記述された組合せが最も有利であることが分かっている。しかし、上述の技術またはそれらの好適な組合せの変型例もまた受容可能な結果を与えるのに適していることが理解されよう。
【００４５】
上述のＤＥＦＲ−ＯＣＴ技術は、分散不平衡が典型的に、特定の分散マッチングが無くても干渉計の設定時に光学要素の組み立てから生じるため、分散不平衡が存在する場合に良好に機能することが分かっている。従って、ＯＣＴ装置２００の製造／組立のどの段階においても２本のアームの分散を等化させる素子を用意する必要がなく、また他のいかなる事前処置も行う必要がない。基準アームおよびサンプルアームの各々は従って、個々の量の分散を横断光に誘起する光学アセンブリを含んでいる。ＯＣＴ装置２００の製造工程のどの段階においても分散の平衡化が不要なため、２本のアームの各々における分散型光学要素のいかなる組合せ、またはサブアセンブリも、当該アームに対し、の他方のアーム分散型光学要素のいかなるサブアセンブリが行うのと同量の分散を誘起することはない。
【００４６】
同時に、提案されたＤＥＦＲ−ＯＣＴアルゴリズムは、満足な結果を得るためには２本のアーム間の分散にある程度最小限の差を必要とする。実験から、分散の適度な不平衡がガラス、光ファイバ、または透明プラスチック等の１ｃｍ以上の透明材料により誘起される分散に対応することが分かっている。適度な量の分散は従って、対物レンズまたはコリメータ等のサンプルビームに従来通り光学要素を用いることにより既に自然に得られている。所望の分散差はこのようにＯＣＴ装置２００の製造工程における自然の副産物であるため、現在の技術は更にＯＣＴ装置２００の構造を容易にする。
【００４７】
代替的に、分散における所望の差異は、他の光学要素、例えば基準アームおよび／またはサンプルアームで用いられる光ファイバの長さを変化させることにより実現できる。
【００４８】
本発明は新たなＯＣＴ装置の製造を容易にするだけではなく、従来の、すなわち平衡状態のＯＣＴ装置をＤＥＦＲ−ＯＣＴに使用するための便利な再構成を可能にする。
【００４９】
図４に、本発明による光コヒーレンス断層撮影装置の製造方法４００の例示的な一実施形態のフロー図を示す。
【００５０】
方法４００は、第１のステップ４１０として、光源から発せられて、干渉計のサンプルアームおよび基準アームの一方を構成する第１のアームを横断する光に、第１の量の分散を誘起する第１の分散型光学アセンブリを含む第１のアームを用意するステップを含んでいる。同様に、方法４００は、第２のステップ４２０として、当該光源から発せられて、当該サンプルアームおよび基準アームの他方を構成する第２のアームを横断する光に、当該第１の量の分散にほぼ等しい第２の量の分散を誘起する第２の分散型光学アセンブリを含む第２のアームを用意するステップを含んでいる。方法４００は更に、代替光学要素を用意するステップ４３０、および当該第１および第２のアームの一方の少なくとも１個の光学要素を当該代替光学要素で代替することにより当該第１および第２のアームの一方を変更し、これにより当該第１および第２のアームの一方の分散の量を変化させるステップを含んでいる。最後に、方法４００は、当該第１および第２のアームの変更された方および他方からの光の重なり合いを表す干渉分光信号を処理して分散符号化全域光コヒーレンス断層撮影を実行すべく構成された処理装置を用意するステップ４５０を含んでいる。
【００５１】
図４に示す方法４００は従って、例えば、基準アームおよびサンプルアームが本質的に同じ分散を有している従来型のＯＣＴ装置をどのように分散符号化全域光コヒーレンス断層撮影に適合可能にするかを示している。方法４００によれば、再構成は、ある光学要素を、異なる分散を有する等価物で代替し、これにより分散の以前の平衡を意図的に逆転させることにより実現される。また、対応する処理装置を当該装置に追加するか、または取得した信号を対応する仕方で評価すべく既存の処理装置を再構成することにより、取得したスペクトログラムに分散符号化全域光ＯＣＴを施すのに適した処理装置が提供される。
【００５２】
図５に、図１の装置１００に適用される方法４００の例示的な一実施形態を示す。
【００５３】
図１を参照しながら上述したように、ＯＣＴ装置１００において基準アームおよびサンプルアームは補償部材１３２によるそれらの分散に関して平衡している。特に、図１のＯＣＴ装置１００には第１の分散型光学アセンブリを含む第１のアームおよび第２の分散型光学アセンブリを含む第２のアームが設けられていて、第１のアームに誘起される分散の量は他方のアームに誘起される分散の量にほぼ等しい。図５は更に、本発明によれば、代替光学要素５３０、５２０を用意する仕方を示しており、２本のアームの一方が、当該アームの少なくとも１個の光学要素１３０、１２０を代替光学要素５３０、５２０で代替することにより変更される。
【００５４】
図５に示す例において、代替される光学要素は、基準ミラー１３０またはビームスプリッタ１２０であってよい。従って、基準ミラー１３０は、分散型の多層ミラー５３０で代替され、平面ビームスプリッタ１２０は立体ビームスプリッタ５２０で代替されるため、図５に示すように、特に基準アームの分散が図示する代替物に変わっている。代替的に、２本のアームは共に他のどの要素も、元の要素と同様の役割を果たすが異なる量の分散を対応するアームに誘起する適切な要素で代替することができる。
【００５５】
更に、図５のＯＣＴ装置５００はまた、検出器５５０、評価装置５６０をも含み、後者は中央処理装置５６２および記憶装置５６４から成っていて、分散符号化全域ＯＣＴアルゴリズムによれば、スペクトル干渉情報を処理すべく構成されている。
【００５６】
有利には、代替される光学要素はミラー、ビームスプリッタ、対物レンズ、コリメータ、光ファイバ、またはファイバブラッググレーティングを含んでいる。しかし、現在の技術が適用可能な場合、ＯＣＴ装置の他のいずれかの光学要素を代替することが干渉計アーム間の分散の差の変更に適していれば、当該技術は当該代替により実現できる。
【００５７】
好適には、現在の技術により所与のＯＣＴ装置の光学要素を代替しても、いずれかのアーム内における光路長が変更されたことに起因する当該装置の再調整を必要としない。特に、光路長の変更がＯＣＴ装置の走査深度よりも大きくないことが好適であろう。しかし、必要ならば、光学要素の代替に応じて、２本のアームのいずれかを変更された光路長に対応して適合させることができる。その場合、図４の方法４００は更に、２本のアームの少なくとも一方の光路長を適合させるステップを含むことになる。
【００５８】
本発明について、分散符号化全域ＯＣＴとして知られる特定の評価技術との関連で記述してきた。しかし、本発明を今日または将来的に利用可能な任意の比較可能な技術と組み合わせて用いても等価または同様の利点が得られることは明らかである。
本明細書に開示される発明は以下の態様を含む。
〔態様１〕
光コヒーレンス断層撮影装置であって、
光源と、
前記光源から発せられて、干渉計のサンプルアームおよび基準アームの一方を構成する第１のアームを横断する光に、第１の量の分散を誘起する第１の分散型光学アセンブリを含む第１のアームと、
前記光源から発せられて、前記サンプルアームおよび基準アームの他方を構成する第２のアームを横断する光に、前記第１の量の分散よりも大きい第２の量の分散を誘起する第２の分散型光学アセンブリを含む第２のアームと、
前記第１のアームからの光および前記第２のアームからの光の重なり合いを表す干渉分光信号を処理して分散符号化全域光コヒーレンス断層撮影を実行すべく構成された処理装置とを含み、
前記第２の分散型光学アセンブリの１個以上の光学素子の任意のサブアセンブリにおいて、前記第２のアームを横断する光に、前記サブアセンブリにより誘起される分散の量が、前記第１の量の分散とは異なる光コヒーレンス断層撮影装置。
〔態様２〕
前記第２の量の分散が、前記第１の量の分散よりも、厚さが少なくとも１ｃｍの透明材料により前記光源からの光に誘起される分散の量に対応する量だけ大きい、態様１に記載の装置。
〔態様３〕
前記第２の分散型光学アセンブリの１個以上光学素子が、ミラー、ビームスプリッタ、対物レンズ、コリメータ、光ファイバ、およびファイバブラッググレーティングのうち少なくとも１個を含んでいる、態様１または２に記載の装置。
〔態様４〕
光コヒーレンス断層撮影装置の製造方法であって、
光源から発せられて、干渉計のサンプルアームおよび基準アームの一方を構成する第１のアームを横断する光に、第１の量の分散を誘起する第１の分散型光学アセンブリを含む第１のアームを用意するステップと、
前記光源から発せられて、前記サンプルアームおよび基準アームの他方を構成する第２のアームを横断する光に、前記第１の量の分散にほぼ等しい第２の量の分散を誘起する第２の分散型光学アセンブリを含む第２のアームを用意するステップと、
代替光学要素を用意するステップと、
前記第１および第２のアームの一方の少なくとも１個の光学要素を前記代替光学要素で代替することにより前記第１および第２のアームの一方を変更し、これにより前記第１および第２のアームの一方の分散の量を変化させるステップと、
前記第１および第２のアームの前記変更された方および他方からの光の重なり合いを表す干渉分光信号を処理して分散符号化全域光コヒーレンス断層撮影を実行すべく構成された処理装置を用意するステップとを含む方法。
〔態様５〕
前記変更ステップが、ミラー、ビームスプリッタ、対物レンズ、コリメータ、光ファイバ、およびファイバブラッググレーティングのうち少なくとも１個を代替光学要素で代替するステップを含んでいる、態様４に記載の方法。
〔態様６〕
前記変更ステップにおいて、前記少なくとも１個の光学要素を代替することにより前記基準アームとサンプルアームの間の平均光路長差が前記ＯＣＴ装置の走査深度を超えて増大することがない、態様４または５に記載の方法。
〔態様７〕
前記第１および第２のアームの少なくとも一方を、前記少なくとも１個の光学要素の代替に応じて、変更された光路長に適合させるステップを含んでいる、態様４〜６のいずれか１態様に記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５】
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