(57)【要約】【課題】新たな光学系を追加することなく、光断層画像の画像劣化の主な原因である偏光モード分散（ＰＭＤ）やサブピクセルシフトで生じる各ピクセルのジョーンズ行列の各要素間で生じる振幅・位相ずれを数値演算処理にて補正して、より高いＳＮＲや画質を持つ２次元又は／及び３次元の断層画像が取得できる光断層画像撮影装置を提供すること。【解決手段】測定光路の所定位置における１つの反射面からの反射光と参照光路からの参照光とを合波してジョーンズ行列に対応したＡスキャン像を取得するステップと、Ａスキャン像の各ピクセルのジョーンズ行列の各要素の振幅・位相情報を取得するステップと、各ピクセルのジョーンズ行列の各要素間の相対情報を取得するステップとを備え、各要素間の相対情報を波数依存の行列と波数非依存の行列の積としてモデル化して被検物の断層画像の各ピクセルにおけるジョーンズ行列の各要素間に存在する振幅位相ずれを補正する。【選択図】図３
2016083245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物の偏光特性を表す信号を取得する偏光感受型ＯＣＴ（ＰＳ−ＯＣＴ）であって、
測定光路の所定位置における１つの反射面からの反射光と参照光路からの参照光とを合波して補正用Ａスキャン像を取得するステップ１と、
ステップ１で取得したＡスキャン像の各ピクセルの信号の振幅・位相情報を取得するステップ２と、
ステップ２で取得した振幅・位相情報から各ピクセルの信号間の相対情報を取得するステップ３と、を備え、
ステップ３で取得した各ピクセルの信号間の相対情報を光の波数に依存する行列と光の波数に依存しない行列の積としてモデル化して被検物の断層画像の各ピクセルにおける信号間に存在する振幅・位相ずれを補正することを特徴とする光断層画像撮影装置。
【請求項２】
ステップ１において、取得した補正用Ａスキャン像のＺ方向（深さ方向）の所定のピクセル範囲の各ピクセルの信号について反射面（の像）を中心とした窓関数を掛けるステップ４を備えることを特徴とする請求項１に記載の光断層画像撮影装置。
【請求項３】
ステップ２において、補正用Ａスキャン像の各ピクセルの信号をフーリエ変換して、各ピクセルの信号の複素スペクトルから各ピクセルの信号の振幅・位相情報を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の光断層画像撮影装置。
【請求項４】
ステップ３において、複素スペクトルをスペクトル毎（光周波数毎）に、所定の１つ信号で、他の信号を除算して、信号間の相対スペクトルを求めて、各ピクセルの信号間の相対情報を取得することを特徴とする請求項３に記載の光断層画像撮影装置。
【請求項５】
補正用Ａスキャン像から得られた各ピクセルの信号の相対スペクトルを光の波数に依存する行列と光の波数に依存しない行列の積としてモデル化して光の波数に依存する行列を算出し、算出した逆行列を被検物の断層画像の各ピクセルにおける信号の複素スペクトルに掛けて振幅・位相ずれを補正することを特徴とする請求項４に記載の光断層画像撮影装置。
【請求項６】
１つの反射面は、被測定部位の表面のセグメンテーションであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光断層画像撮影装置。
【請求項７】
１つの反射面は、測定光路を分岐して配置したミラー又はプリズムであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光断層画像撮影装置。
【請求項８】
ステップ４における窓関数は、Gaussian、Hamming、Hanningなどの窓関数であることを特徴とする請求項２から７のいずれか１つに記載の光断層画像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光断層撮影装置に関し、特に、眼科医療等に用いられるＯＣＴにより断層画像を撮る光断層画像撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）は、非侵襲、非接触で測定できることから、眼科における生体組織の高解像度な断層画像を取得する手段として広く使用されている方法である。
【０００３】
光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）においては、タイムドメイン方式と呼ばれる、ミラーを動かして参照光の光路長を機械的に変化させながら断層画像取得を行うタイムドメインＯＣＴと、フーリエドメイン方式と呼ばれる、分光器を用いてスペクトル情報を検出し断層画像取得を行うスペクトルドメインＯＣＴ、もしくは、波長走査光源を用いてスペクトル干渉信号を検出し断層画像取得を行う光周波数掃引ＯＣＴとがある。
【０００４】
偏光状態を変化させる複屈折は分子が一定方向に配列する組織において生じる。眼底における網膜では網膜神経繊維層、網膜色素上皮層、血管壁、強膜、篩状板に強い複屈折性が存在する。機能性ＯＣＴの一つである偏光感受型ＯＣＴ（ＰＳ−ＯＣＴ）は、この複屈折性の断層化によるこれら組織の可視化のため、近年、さまざまな偏光感受型ＯＣＴの開発が試みられている。
【０００５】
偏光感受型ＯＣＴ（ＰＳ−ＯＣＴ）は、サンプルを観察する測定光に円偏光或いは偏光変調した光を用い、干渉光を例えば、２つの直交する直線偏光として検出する構成をとり、垂直偏光成分と水平偏光成分を同時に２つの光検出器で測定することにより、サンプルの偏光特性を表すジョーン行列を取得し、取得した光断層画像からサンプルの複屈折性を把握することができる。ここで、サンプルの偏光特性を表す行列は、ジョーン行列に限らず、ミューラー行列やコヒーレンシー行列なども用いることもある。
【０００６】
偏光感受型ＯＣＴに限らず、近年、多くのＯＣＴに関する装置では光学系に光ファイバを採用している。通常、これらのＯＣＴをファイバベースのＯＣＴと呼ぶ。
【０００７】
ファイバベースの偏光感受型ＯＣＴ（ＰＳ−ＯＣＴ）において取得される光断層画像の画像劣化の主な原因は、偏光モード分散（ＰＭＤ）や干渉信号を受光素子のピクセルで取得する際のサブピクセルシフトで生じる各ピクセルのジョーンズ行列などの行列の各要素間で生じる振幅・位相ずれである。
【０００８】
特許文献１には、偏光感受型ＯＣＴ（ＰＳ−ＯＣＴ）の１例が開示されている。そこには、ファイバベースの偏光感受型ＯＣＴ（ＰＳ−ＯＣＴ）における光学系上ノイズの主原因である、サーキュレータ又は光ファイバの長さによって誘導される偏光モード分散（ＰＭＤ）を測定し、数値処理にてＰＭＤを補償する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】”Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｙｓｔｅｍ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｍｏｄｅ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｉｎ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ“  ＯＰＴＩＣＳ ＥＸＰＲＥＳＳ，Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．１，１４  Ｊａｎｕａｒｙ  ２０１３，１１６３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非特許文献１では、サンプルアームを３つの光路に分岐し、分岐した３つの光路のそれぞれ異なった位置にミラーを配置して、３つ異なった深さ位置における校正信号を用いて、数値演算処理を実施することにより、ＰＭＤを補償すると共にサブピクセルシフトで生じる振幅・位相ずれによる画像劣化を低減させるとしている。
【００１１】
ところが、非特許文献１による上記方法はサンプルアームの中に３つのミラーを配置する必要があり、測定光学系が複雑になると共に、光学系全体が大きくなってしまう恐れがあり、そのため、光学系の調整も複雑化し、最終的に装置自体が高コストになってしまうという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、偏光感受型ＯＣＴ（ＰＳ−ＯＣＴ）によって取得したジョーンズ行列など（ミューラー行列、コヒーレンシー行列なども採用可能である）に対応した２次元又は／及び３次元の断層画像を取得する光断層画像撮影装置において、非特許文献１のように新たな光学系を追加することなく、光断層画像の画像劣化の主な原因である偏光モード分散（ＰＭＤ）や干渉信号間の光路長差のサブピクセルシフトで生じる各ピクセルのジョーンズ行列各要素間の振幅・位相ずれを数値演算処理にて補正して、より高いＳＮＲや画質を持つ２次元又は／及び３次元の断層画像を取得できる光断層画像撮影装置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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、被検物の偏光特性を表す信号（例えばジョーンズ行列など）を取得する偏光感受型ＯＣＴ（ＰＳ−ＯＣＴ）であって、測定光路の所定位置における１つの反射面からの反射光と参照光路からの参照光とを合波して（例えばジョーンズ行列などに対応した）補正用Ａスキャン像を取得するステップ１と、ステップ１で取得したＡスキャン像の各ピクセルの信号（例えばジョーンズ行列などの各要素）の振幅・位相情報を取得するステップ２と、ステップ２で取得した振幅・位相情報から各ピクセルの信号間（例えばジョーンズ行列などの各要素間）の相対情報を取得するステップ３と、を備え、ステップ３で取得した各ピクセルの信号間（例えばジョーンズ行列などの各要素間）の相対情報を光の波数に依存する行列と光の波数に依存しない行列の積としてモデル化して、被検物の断層画像の各ピクセルにおける信号間（例えばジョーンズ行列などの各要素間）に存在する振幅・位相ずれを補正することを特徴とする。
【００１４】
上記方法によれば、測定光路（サンプルアーム）の被検物の表面からの１つの深さ位置の反射光と参照光との合波により補正用のジョーンズ行列に対応したＡスキャン像を取得し、このＡスキャン像の各ピクセルのジョーンズ行列などの所定の行列の各要素間の振幅・位相の相対情報を演算処理にて求め、同時に取得した被検物の断層画像を求めた相対情報を用いて振幅・位相補正して、偏光モード分散（ＰＭＤ）や干渉信号間の光路長差のサブピクセルシフトで生じる画像劣化を防止することから、非特許文献１のように３つのミラーを配置するなどの新たな構成を追加する必要がない。そのため、光学系の複雑化や高コスト化を防止できる。さらに、入力部（例えば、以下の実施例の偏波依存ディレイユニット１３３から被検物の表面までの光路）と出力部（例えば、以下の実施例の被検物の表面からバランス型光検出器１３０及び１３１までの光路）のそれぞれの相対情報を波数依存の行列と波数非依存の行列の積としてモデル化した上で、波数依存の行列の逆行列を算出し、算出した逆行列を被検物の断層画像の各ピクセルにおける信号の複素スペクトルに掛けることにより、被検物の断層画像の各ピクセルにおける信号間（例えばジョーンズ行列などの各要素間）に存在する振幅・位相ずれを、効果的に、かつ効率的に補正できる。
【００１５】
また、本発明は、取得した補正用Ａスキャン像のＺ方向（深さ方向）の所定のピクセル範囲の各ピクセルの信号（ジョーンズ行列などの各要素）について反射面（の像）を中心とした、例えばGaussian窓関数などの窓関数を掛けることを特徴とする。
【００１６】
Gaussian窓関数などの窓関数を掛けるにより、取得した補正用Ａスキャン像において高周波ノイズを効率よく排除できるため、より精度の高い振幅・位相補正を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、非特許文献１のように新たな光学系を追加することなく、数値演算処理を行うだけで、光断層画像の画像劣化の主な原因である偏光モード分散（ＰＭＤ）や干渉信号間の光路長差のサブピクセルシフトで生じる各ピクセルのジョーンズ行列などの各要素間の振幅・位相ずれを数値演算処理にて効率よく補正することができるため、コストをかけることなく、より高いＳＮＲや画質を持つ２次元又は／及び３次元の断層画像を取得できるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による光断層画像取得部の一例の詳細を示した図である。
【図２】光断層画像撮影装置の構成を示した図である。
【図３】移動平均処理のフローチャートを示した図である。
【図４】３次元断層像の取得までのフローを説明する図である。
【図５】フーリエ空間におけるSINC関数（実線）とGaussian関数（点線）の空間周波数特性を示した図である。
【図６】深さの多重電場として垂直偏光成分と水平偏光成分を同時に検出する場合のジョーンズ行列をフーリエ変換（離散フーリエ変換（ＤＦＴ））して取得した複素ベクトルのジョーンズ行列を表した式を示した図である。
【図７】本発明に係るサンプル表面のジョーンズ行列の複素スペクトルを表した式を示した図である。
【図８】本発明に係る相対スペクトルのジョーンズ行列の入力部と出力部の波数依存の行列と波数非依存の行列の積とするモデル化と、モデル化により、波数依存の行列を算出するための数式を示した図である。
【図９】本発明に係る相対スペクトルのジョーンズ行列の入力部と出力部の波数依存の行列の逆行列を掛けた式を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の一実施例に係る光断層画像撮影装置について図面を参照して説明する。図１には断層画像取得部１００の詳細構成を示す。  
【００２０】
図１に示すように、断層画像取得部１００では被検物（以下「サンプル」）１１７に測定光を照射することにより、サンプル１１７の２次元又は／及び３次元断層画像を撮影する。本実施形態では、時間的に波長を変化させて走査する波長走査光源１０１を用いたフーリエドメイン（光周波数掃引）方式が採用されている。
【００２１】
即ち、波長走査光源１０１から出力された光は、光ファイバを通してファイバーカプラ１０２に入力され、このファイバーカプラ１０２において、例えば５：９５の比率で、参照光と測定光とに分波されて各々参照アーム１６０及びサンプルアーム１５０へ出力される。そのうち参照アーム１６０に出力された参照光は、光ファイバを通って光サーキュレーター１２０に入力後、コリメータレンズ１２１に入力され、参照ミラー１２２へ入射される。参照ミラー１２２はサンプルの表面位置に参照光路を合わせる光路長調整のため光路軸上で移動制御可能であり、ＯＣＴ断層像を測定する前に、測定光路長と参照光路長を合わせる。
【００２２】
そして、参照ミラー１２２で反射された参照光はコリメータレンズ１２１から光ファイバを通り光サーキュレーター１２０で光路が変更され、偏光コントローラ１１９を通り、コリメータレンズ１２３に入力し偏光感受型検出アーム１３６に入力される。
【００２３】
一方、前記ファイバーカプラ１０２からサンプルアーム１５０に出力された測定光は、光ファイバを通って偏光コントローラ１０３を介して偏波依存ディレイユニット１３３のコリメータレンズ１０４に入力後、偏光子１０５を通る。本実施例では偏光子１０５の偏光角度は４５度に設定してある。さらに、偏光コントローラ１０３を通過しコリメータレンズ１０４に入力する直前の偏光角度も４５度に制御され、４５度に偏光された測定光が効率よく取り出せるように、偏光コントローラ１０３及び偏光子１０５が調整及び制御されている。
【００２４】
４５度に偏光された測定光は偏波依存ディレイユニット１３３内の偏光ビームスプリッター１０６を通すことにより互いに直交する２つの直線偏光状態（垂直方向及び水平方向）の光に分割される。分割された測定光は各々異なる全反射プリズム１０７及び１０８で反射され、２つの異なる光路で伝播させる。ここで、全反射プリズム１０７及び１０８の少なくとも１つの全反射プリズムを移動制御することにより、２つの異なる偏光状態（垂直方向及び水平方向）の間の遅延を生じさせる。
【００２５】
ここで、入射測定光を偏光ビームスプリッター１０６の中心から一定距離外れた位置に入射するように設定することにより、偏光ビームスプリッター１０６により２つの異なる偏光状態の光を生成し、各々異なる全反射プリズム１０７及び１０８で反射され、一定の遅延を持つ２つの異なる偏光状態（垂直方向及び水平方向）の測定光が生成され、反射ミラー１１０で光路を変えた後、コリメータレンズ１０９により光ファイバ接続される。
【００２６】
光ファイバを通った測定光は、偏光コントローラ１１１を通った後、光サーキュレーター１１２で光路が変更され、コリメータレンズ１１３に入射後、ガルバノミラー１１４及び１１５で反射し、レンズ１１６により集光して、サンプル１１７へ入射する。
【００２７】
ガルバノミラー１１４及び１１５は、測定光を走査させるためのもので、ガルバノミラー１１４及び１１５を制御することにより、測定光をサンプル１１７の表面において水平方向に及び垂直方向に走査されるようになっている。これにより、サンプル１１７の２次元の断層画像や３次元の断層画像が取得できるのである。
【００２８】
サンプル１１７で反射された測定光は、上記とは逆にレンズ１１６、ガルバノミラー１１５及び１１４を通り、コリメータレンズ１１３に入力される。そして、測定光は光ファイバを通って前記光サーキュレーター１１２で光路が変更され、偏光コントローラ１１８を通った後、コリメータレンズ１２５に入力し偏光感受型検出アーム１３６に入力される。
【００２９】
コリメータレンズ１２３から偏光感受型検出アーム１３６に入力し、偏光子１２４で偏光された参照光と、サンプル１１７で反射された測定光は無偏光ビームスプリッター１３２を用いて合成され、分割される。分割された光は、その後、コリメータレンズ１２６及び１２７に入力後、２つのインライン型の偏光ビームスプリッター１２８及び１２９によって２つの直交する偏光状態に分けられる。
【００３０】
ここで、インライン型の偏光ビームスプリッター１２８及び１２９後の参照光の垂直方向及び水平方向の直線偏光のパワーを等しくするために、偏光子１２４の偏光角度は４５度に調整すると共に、効率を上げるため、事前に通る偏光コントローラ１１９を用いて偏光子１２４へ入射する直前の偏光角度がほぼ４５度となるように制御されている。
【００３１】
２つの偏光状態の干渉は、２つのバランス型光検出器１３０及び１３１により検出される。検出された垂直方向及び水平方向の２つの偏光状態の干渉信号は図２に示す制御装置２００に設けられた演算部２０２において、各干渉信号に対するフーリエ変換などの処理が行われ、サンプル１１７のジョーンズ行列に対応して取得したＢスキャン画像又は／及びＣスキャン画像（ボリュームデータ）が取得される。取得された断層画像は記憶部２０３に記憶される。
【００３２】
図４は、断層像取得部１００による断層像（Ｂスキャン像）を取得する様子を示したものである。図４（ａ）は被検眼Ｅの眼底網膜の一例を、図４（ｂ）は断層像取得部１００から取得して得られた眼底網膜４０１の複数の２次元断層像（Ｂスキャン像）の例を示している。そして、図４（ｃ）は本実施例にて生成された眼底部のＣスキャン像（３次元断層像、ボリュームデータとも言う）の例を示している。尚、図４（ａ）〜（ｃ）のｘ軸はＢスキャンのスキャン方向を、ｙ軸はＣスキャンの方向を示す。更に、図４（ｂ）、（ｃ）のｚ軸はＡスキャン信号の奥行き方向、つまり眼底部の深さ方向を示す。
【００３３】
図４（ｂ）の４０４は取得した２次元断層像であり、ガルバノミラーユニット１０６をＸ方向にスキャンさせながら、演算部２０２がＡスキャン信号４０３を再構築して作成される。この２次元断層像がＢスキャン像であり、眼底網膜４０１に対する奥行き方向（Ｚ方向）と直交するＸ方向の２次元の断面、すなわち図４（ｂ）におけるｘ軸及びｚ軸で規定される平面における２次元断層像である。図４（ａ）の４０２は２次元断層像４０４の撮影位置を示す。
【００３４】
次に、本発明のポイントである、取得した画像に対して振幅・位相ずれを補正する方法について図３のフローチャートを用いて説明する。ここでは、偏光状態を表す行列としてジョーンズ行列を採用しているが、上記で述べたように、本発明の補正方法はジョーンズ行列に限定されるものではなく、他の偏光状態を表す行列である、ミューラー行列、コヒーレンシー行列などでも同様に本発明に係る方法で、振幅・位相ずれの補正が可能であることは言うまでもない。
【００３５】
また、図３に示すフローチャートで示す振幅・位相ずれの補正方法は、補正方法の一実施例であり、振幅・位相ずれの補正はこのフローに限定されるものではない。一部の処理、例えば窓関数処理などを省いたり、また、補正の精度を高めるため、他の処理を追加してもよい。
【００３６】
まず、Ｓ１０で取得したボリュームデータから１つのＢスキャン像を抽出する。そして、Ｓ１２で抽出した１つのＢスキャン像のサンプル１１７の表面（以下「サンプル表面」）をセグメンテーションする（サンプル表面の深さ位置を決定する）。任意の１つのＢスキャン像のみ補正処理する場合は、対象とするＢスキャン像を抽出する。また、ボリュームデータ全体の振幅・位相ずれを補正する場合は、ボリュームデータを構成する複数のＢスキャン像を（ボリュームデータの）一方の端面から順番にＢスキャン像を抽出してもよい。
【００３７】
Ｓ１４では、Ａスキャン像毎に数値処理を行うため、サンプル表面をセグメンテーションしたＢスキャン像の中の最初のＡスキャン像を設定して、ｎ＝０とし、設定したＡスキャン像をｎ番目のＡスキャン像とする。
【００３８】
Ｓ１６では、Ｓ１２でセグメンテーションしたＢスキャン像のｎ番目のＡスキャン像に対しサンプル表面を中心とした所定の範囲のピクセルに対しサンプル表面を中心に窓関数を掛ける。窓関数としては、例えばGaussian関数（Gaussian窓とも言う）を用いてもよい。Gaussian関数を用いた場合、図５の点線で示す空間周波数特性から、効率よく高周波に係るノイズが除去される。
【００３９】
Ｓ１８では、窓関数を掛けて切り出したＡスキャン像の各ピクセルのジョーンズ行列の各要素をフーリエ変換して、複素スペクトルを取得する。これにより、ジョーンズ行列の各要素の振幅・位相情報を取得する。
【００４０】
Ｓ２０では、取得した複素スペクトルを各スペクトル毎に、予め決めておいたジョーンズ行列の１つの要素で、行列内の他の要素を除算して、各ピクセルのジョーンズ行列内における要素間の相対スペクトルを算出する。つまり、Ｓ１６〜Ｓ２０の処理により、ｎ番目のＡスキャン像の各ピクセルのジョーンズ行列の各要素間の相対スペクトルを算出する。
【００４１】
Ｓ２２では、ｎを１つ加算する。Ｓ２４で、加算したｎの値が所定の数ｎ(final)より大きい場合は、対象としたＢスキャン像のすべてのＡスキャン像に対して各ピクセルのジョーンズ行列の各要素間の相対スペクトルを算出したと判断して、Ｓ２６に進む。所定の数ｎ(final)以下の場合はＳ１６に戻り、次のＡスキャン像に対して、Ｓ１６〜Ｓ２０の処理を繰り返す。
【００４２】
Ｓ２４の所定の数ｎ(final)は、対象とするＢスキャン像を構成するＡスキャン像の総数であってもよい。この場合、対象としたＢスキャン像全体に亘って振幅・位相ずれ補正を行うことができる。これに限らず、総数より小さい所定の数でもよい。例えば、Ｂスキャン像の中の任意の特徴部位のみ画像を確認したい場合は任意の特徴部位の領域に合わせてｎの値を設定してもよい。
【００４３】
Ｓ１６では、窓関数としてGaussian関数を掛けたが、掛ける窓関数はGaussian関数に限ったものではなく、Hamming関数（Hamming窓とも言う）やHanning関数（Hanning窓とも言う）を採用してもよい。これらの関数を採用しても、Gaussian関数の場合と同様な効果を得ることができる。
【００４４】
Ｓ２６で、算出したすべてのＡスキャン像のジョーンズ行列の相対スペクトルを平均化処理する（Ｂスキャン像内で平均化する）。平均化処理は各Ａスキャン像の同じ（位置の）ピクセルのジョーンズ行列の各要素毎に相対スペクトルを平均化処理する。
【００４５】
Ｓ２８で、各要素毎に平均化処理した相対スペクトルのジョーンズ行列の入力部（偏波依存ディレイユニット１３３からサンプル１１７の表面までの光路）と出力部（サンプル１１７の表面からバランス型光検出器１３０及び１３１までの光路）のジョーンズ行列をそれぞれ、光の波数に依存する行列Ｑ１２及びＱＨＶと光の波数に依存しない行列Ｊｉｎ、Ｊｏｕｔの積、Ｑ１２Ｊｉｎ及びをＱＨＶＪｏｕｔとしてモデル化する。
【００４６】
そして、Ｓ３０で光の波数に依存する行列Ｑ１２及びＱＨＶの逆行列Ｑ１２−１及びＱＨＶ−１を算出し、Ｓ３２で、Ｓ１８で求めたすべてのＡスキャン像の各ピクセルのジョーンズ行列の各要素の複素スペクトルの前後にＳ３０で算出した逆行列を掛ける。これにより、すべてのＡスキャン像の各ピクセルのジョーンズ行列の各要素の振幅・位相ずれが補正され、補正されたＡスキャン像からＢスキャン像を再構築して、記憶部２０３に記憶される。
【００４７】
図３のフローチャートで１つのＢスキャン像に対する振幅・位相ずれの補正処理の方法を説明したが、ボリュームデータを構成するすべてのＢスキャン像に対して上記の補正を実施することにより、３次元断層像に対しても振幅・位相ずれが補正された画像が再構築できる。
【００４８】
上記のように、図３のフローチャートを用いて本発明に係る振幅・位相ずれの補正処理方法を説明したが、図６から図９に上記補正処理の各ステップにおける具体的な数値処理を表す数式を示す。ここで示す数式は具体的な数値処理を説明する数式の一実施例であり、示した数式に限定されるものではない。補正の効果を高めるため、数式の一部を変更したり、パラメータを追加したりした場合においても適応可能である。
【００４９】
図６の式（１）は上記の実施例のように偏波依存ディレイユニット１３３（以下「ＰＤＵ」）を用いて深さの多重電場として垂直偏光成分と水平偏光成分を同時に検出する場合のジョーンズ行列をフーリエ変換（離散フーリエ変換（ＤＦＴ））して取得した複素ベクトルのジョーンズ行列を表した式である。式（２）は式（１）をサンプル（Ｅsample）に置き換えた式である。さらに、式（３）はＪＯＵＴをＪ’ＯＵＴに置き換えて、上記実施例の偏光感受型検出アーム１３６（以下「ＰＳ検出ユニット」）で生じる水平偏光成分と垂直偏光成分の位相差成分を付加した式である。
【００５０】
図７の式（４）は、図６の式（３）から導いた本発明に係るサンプル表面のジョーンズ行列の複素スペクトル（図３のＳ１８で取得される複素スペクトル）を表した数式である。そして、式（５）は式（４）に対してＥＨ１の行列要素で行列内の他の要素を除算して得られた要素間の相対スペクトルをＢスキャン像内で平均化した式である。つまり、図７の式（４）及び（５）は上記実施例に係る図３のＳ１６からＳ２６で実施する数値処理を表した式である。
【００５１】
図８の式（７）は、本発明の特徴である、相対スペクトルのジョーンズ行列の入力部（上記実施例のＰＤＵからサンプル表面までの光路）と出力部（上記実施例のサンプル表面からバランス型光検出器１３０及び１３１までの光路）を波数依存の行列と波数非依存の行列の積としてモデル化した式である。そして、式（６）は、波数依存の行列であるＱ１２及びＱＨＶを算出するため、図７の式（５）を単一の行列として表した式である。そして、式（８）から式（１４）は、波数依存の行列であるＱ１２及びＱＨＶを算出するための式の展開を表している。尚、式（８）から式（１４）の式の展開は、式（５）におけるＪｉｎ（ｋ）とＪ‘ｏｕｔ（ｋ）の波数依存性がシステム上無視できるほど小さいものと推定して実施される。
【００５２】
式（８）から式（１４）により求めた波数依存の行列であるＱ１２及びＱＨＶの逆行列を算出して、図９の式（１５）に示すようにサンプルのジョーンズ行列の複素スペクトルの前後に算出した逆行列を掛けることにより、式（１５）の右端の式のように、波数依存の行列がキャンセルされる。このように波数依存の行列をキャンセルすることにより、ＰＤＵ内やＰＳ検出ユニット内の偏光モード分散（ＰＭＤ）や干渉信号間の光路長差のサブピクセルシフトで生じる振幅・位相ずれが補正されるのである。そして、式（１５）に対してフーリエ変換をして、式（１６）に示すように補正されたサンプルのジョーンズ行列が得られる。
【００５３】
上述のように、本発明に係る補正方法により、偏光状態を表す行列の各要素について、偏光モード分散（ＰＭＤ）や干渉信号間の光路長差のサブピクセルシフトで生じる各ピクセルのジョーンズ行列などの各要素間の振幅・位相ずれを効率よく補正できることから、より高いＳＮＲや画質を持つ２次元又は／及び３次元の断層画像が取得できるのである。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明はかかる実施形態における具体的な記載によって、何等、限定的に解釈されるものでなく、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることが、理解されるべきである。
【００５５】
上記実施例では、１つの反射面としてセグメンテーションしたサンプル表面を用いたが、１つの反射面はこれに限定するものではない。例えば、サンプルアームを分岐してミラーやプリズムなどを配置して、その反射光を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１００・・断層画像取得部
１０１・・波長走査光源
１０２・・ファイバーカプラ
１０６・・偏光ビームスプリッター
１１２、１２０・・光サーキュレーター
１２８、１２９・・インライン型偏光ビームスプリッター
１３０、１３１・・バランス型光検出器
１３２・・無偏光ビームスプリッター
１３３・・偏波依存ディレイユニット
２０１・・ＡＤボード
２０２・・演算部
２０３・・記憶部
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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