(57)【要約】【課題】  複数の干渉光を同時にサンプリングした際に生じるチャンネル間の同期ずれを補正することができ、より鮮明な断層像を生成可能とする光干渉断層像撮影装置を提供すること【解決手段】  波長掃引光源を用いて、測定干渉光を演算部で処理して２次元或いは／及び３次元の断層像を取得する光断層画像撮影装置において、複数の干渉光を受光し、同時にサンプリングするサンプリング手段と、該複数の干渉光に対し、特定の周波数の光を付加する付加手段と、前記複数の干渉光から得られた複数の干渉縞の中の、前期付加した特定の光周波数の光のピーク位置を検出する検出手段と、各複数の干渉縞において検出された特定の光周波数の信号のピーク位置のずれ量を算出する算出手段と、該算出したずれ量に基づいて前期複数の干渉縞の位置を補正する補正手段、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長掃引光源を用いて、測定干渉光を演算部で処理して２次元或いは／及び３次元の断層像を取得する光断層画像撮影装置において、
複数の干渉光を受光し、同時にサンプリングするサンプリング手段と、
該複数の干渉光に対し、特定の周波数の光を付加する付加手段と、
前記複数の干渉光から得られた複数の干渉縞の中の、前期付加した特定の光周波数の光のピーク位置を検出する検出手段と、
各複数の干渉縞において検出された特定の光周波数の信号のピーク位置のずれ量を算出する算出手段と、
該算出したずれ量に基づいて前期複数の干渉縞の位置を補正する補正手段と、
を設けたことを特徴とする光断層画像撮影装置。
【請求項２】
前記付加手段が、参照光と物体光をビームスプリッターやファイバーカプラで干渉させた後、その干渉された光の一方にＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇ）を挿入する構成とす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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光断層画像撮影装置に関し、特に眼科医療等に用いられる波長掃引型の光源を用いた光断層画像を撮影する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光干渉断層計（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、以下「ＯＣＴ」と表記する）は、光の干渉を利用して生体の断層画像を撮影する撮影装置であり、特に眼科において角膜や網膜などの２次元・３次元断層画像を得るために広く用いられている手法である。
【０００３】
上述の撮影装置においては、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像取得を行うタイムドメインＯＣＴ（ＴＤ−ＯＣＴ）と、フーリエドメイン方式（ＦＤ−ＯＣＴ）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像取得を行うスペクトルドメインＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ）、もしくは、波長掃引光源を用いてスペクトル干渉信号を検出し断層像取得を行う光波長掃引ＯＣＴ（ＳＳ−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線維層、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は、試料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２つの直交する直線偏光として検出する構成をとる。
【０００６】
非特許文献１には、偏光感受型ＯＣＴの１例が開示されている。サンプルアーム（偏光ビームを試料に照射し、その反射光を得るための光学系）の中で試料に照射する前に光源からの光を偏光子と２つの偏光ビームスプリッター、２つのダブプリズムからなるディレイラインを設けて、試料に入射する垂直偏光及び水平偏光の２つの入射偏光状態の遅延時間を制御することにより、高価なＥＯ変調器を用いることなく、偏光ビームを連続的に変調している。
【０００７】
また、検出アームは、１つの無偏光ビームスプリッター及び２つの偏光ビームスプリッターにより構成される。２つの互いに直交する偏光状態の干渉波は２つのバランス型光検出器により検出され、アナログ−デジタル変換器により所定のサンプリングクロックでデジタル化処理が行われる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｙｉｈｅｎｇ  Ｌｉｍ  ｅｔ  ａｌ．“Ｐａｓｓｉｖｅ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｂａｓｅｄ  ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｎｅｓ  ｍａｔｒｉｘ  ｓｗｅｐｔ  ｓｏｕｒｃｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ｆｏｒ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  ａｎｄ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｉｍａｇｉｎｇ”，  ＯＰＴＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ  ２０１２  ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．１１，ｐｐ．１９５８−１９６０．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非特許文献１の構成において、アナログ−デジタル変換器でサンプリングを行う際、同一の外部クロックに基づいてサンプリングを行った場合であっても、サンプリングを行ったチャンネル間で意図しない同期ずれが発生するという問題がある。これは、アナログ−デジタル変換器の電気的な要素によるものであり、同期ずれはランダムに発生する。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、複数の干渉光を同時にサンプリングした際に生じるチャンネル間の同期ずれを補正することができ、より鮮明な断層像を生成可能とする光干渉断層像撮影装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、波長掃引光源を用いて、測定干渉光を演算部で処理して２次元或いは／及び３次元の断層像を取得する光断層画像撮影装置において、複数の干渉光を受光し、同時にサンプリングするサンプリング手段と、該複数の干渉光に対し、特定の周波数の光を付加する付加手段と、前記複数の干渉光から得られた複数の干渉縞の中の、前期付加した特定の光周波数の光のピーク位置を検出する検出手段と、各複数の干渉縞において検出された特定の光周波数の信号のピーク位置のずれ量を算出する算出手段と、該算出したずれ量に基づいて前期複数の干渉縞の位置を補正する補正手段と、を設けたことを特徴とする
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光断層画像撮影装置であって、前記付加手段が、参照光と物体光をビームスプリッターやファイバーカプラで干渉させた後、その干渉された光の一方にＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇ）を挿入する構成とすることを特徴とする。
【００１３】
上記構成の装置によれば、ＦＢＧは既存の干渉光学系に挿入することができるため、別の光学系を備える必要がなく、低コストで特定の周波数の光を付加することができる。
【発明の効果】
【００１４】
上記のように、本発明にかかる光断層画像撮影装置によれば、複数の干渉光を同時にサンプリングした際に生じるチャンネル間の同期ずれを補正することができ、より鮮明な断層像を生成可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】干渉光にＦＢＧを用いて特定の光周波数のピーク信号を付加した場合の干渉信号について説明する図である。
【図４】アナログ−デジタル変換器におけるサンプリング時の同期ずれを説明する図である。
【図５】ＦＢＧにより付加した特定の光周波数のピーク位置を検出する手順及び同期ずれ補正方法について説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１６】
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。
【００１７】
図１に示すように、断層画像取得部１００では試料（被検査物）１１７に測定光を照射することにより、試料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。
【００１８】
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、参照光と測定光に分波されて各々参照アーム１６０及びサンプルアーム１７０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は試料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。
【００１９】
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１３０に入力し偏光感受型検出アーム１５３に入力される。
【００２０】
一方、前記ファイバーカプラ１０２からサンプルアーム１７０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ライン１５１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。
【００２１】
４５度に偏光された測定光は偏波依存ディレイライン１５１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。図１では、全反射プリズム１０７を移動可能に示しているが、当然のことながら、全反射プリズム１０８を移動可能にしてもよいし、また、全反射プリズム１０７及び１０８両方を移動可能にしてもよい。
【００２２】
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、１つの偏光ビームスプリッター（１０６）だけで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）の間にある一定の遅延を持つ測定光が生成され、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。
【００２３】
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により集光されて、試料（被検査物）１１７へ入射する。
【００２４】
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あり、ガルバノミラー１１４及び１１５を制御することにより、測定光が試料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、試料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。
【００２５】
試料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１３２に入力し偏光感受型検出アーム１５３に入力される。
【００２６】
コリメータレンズ１３０から偏光感受型検出アーム１５３に入力し、偏光子１３１で偏光された参照光と、試料１１７で反射された測定光は、無偏光ビームスプリッター１３３を用いて合成され、分割される。分割された光は、その後、２つの偏光ビームスプリッター１３４及び１３５によって、各々２つの直交する偏光状態に分けられる。
【００２７】
ここで、偏光ビームスプリッター１３４及び１３５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１３１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１３１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。
【００２８】
偏光ビームスプリッター１３４によって２つの直交する偏光状態に分けられた光のうち、一方はコリメータレンズ１３８により光ファイバ接続され、もう一方は反射ミラー１３６で光路を変えた後、コリメータレンズ１３９により光ファイバ接続される。
【００２９】
また、上記と同様に、偏光ビームスプリッター１３５によって２つの直交する偏光状態に分けられた光のうち、一方はコリメータレンズ１４０により光ファイバ接続され、もう一方は反射ミラー１３７で光路を変えた後、コリメータレンズ１４１により光ファイバ接続される。その後、コリメータレンズ１４０及び１４１により光ファイバ接続された光を、ＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇ）１４２及び１４３に入力する。
【００３０】
ここで、ＦＢＧは、特定の光周波数のみを反射し、それ以外の光周波数は全て透過する回折格子を持つファイバであり、ＦＢＧに干渉光を透過させることにより、予め設定した特定の周波数の光強度のみが除去された干渉光を得ることができる。
【００３１】
その後、２つの偏光状態の干渉は、２つのバランス型検出器１４４及び１４５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に設けられたアナログ−デジタル変換器２０１により、同一クロックに基づいてサンプリングされる。このとき、アナログ−デジタル変換器２０１の電気的な要因により同期ずれが発生する。そして、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及び、ＦＢＧ１４２及び１４３により付加された特定の周波数の信号に基づいて同期ずれ補正が行われ、走査線に沿う断層画像が取得される。取得された断層画像は記憶部２０３に記憶される。
【００３２】
ここで、ＦＢＧを用いて特定の光周波数のピーク信号を付加したときの干渉信号について、図３を用いて説明する。
【００３３】
図３は、干渉光に対してＦＢＧを用いて特定の光周波数のピーク信号を付加した場合の、一掃引分の干渉信号を示した図である。（ａ）はコリメータレンズ１３８及び１３９通過後の干渉信号であり、（ｂ）はＦＢＧ１４２及び１４３を通過後の干渉信号である。ＦＢＧは、特定の光周波数以外の光周波数は全て透過する特性を持つため、（ｂ）で示すように特定の光周波数のみ信号がない波形となる。
【００３４】
これら（ａ）及び（ｂ）の２つの干渉光をバランス型検出器１４４及び１４５で検出したとき、ＦＢＧを通過している干渉信号（ｂ）は特定の光周波数のみ信号がないため、差動増幅された結果、干渉信号（ｃ）が得られる。
【００３５】
次に、アナログ−デジタル変換器においてサンプリングを行った時の同期ずれについて、図４を用いて説明する。
【００３６】
図４は、バランス型検出器１４４及び１４５で検出した干渉信号を、アナログ−デジタル変換器２０１において同一クロックに基づいてサンプリングしたときの、チャンネル間の取り込みタイミングのずれを示した図である。アナログ−デジタル変換器に入力されるｋ−ｃｌｏｃｋは１つであり、この１つのｋ−ｃｌｏｃｋに基づいて２つのチャンネルの干渉信号をサンプリングする。同一クロックに基づいてサンプリングするため、チャンネル間の信号は同期されるはずであるが、実際にはアナログ−デジタル変換器内の電気的な要因により、図４に示すようにチャンネル間で取り込みタイミングにずれが生じてしまう。その結果、取り込まれるデータ位置がチャンネル間で異なってしまうため、断層画像の精度が悪くなってしまう。
【００３７】
ここで、図３（ｃ）の干渉信号に現れているピーク信号は、ＦＢＧにより設定された特定の光周波数の信号であるため、アナログ−デジタル変換器への入力時には、チャンネル間で同じ位置にピークが現れていることとなる。サンプリング時に同期ずれが発生すると、このピーク信号の位置も同じ量ずれることになるため、チャンネル間のピーク信号の位置を合わせることにより、サンプリングデータのずれを補正することが可能となる。
【００３８】
次に、ピーク位置の検出方法及び同期ずれの補正方法について説明する。
【００３９】
図５は、ＦＢＧにより付加した特定の光周波数のピーク位置を検出する手順及び同期ずれ方法について説明したフローチャートである。
【００４０】
まず、Ｓ３００において、アナログ−デジタル変換器においてサンプリングされたスペクトルデータから、ＦＢＧによって付加されたピーク信号付近のみを切り出す。
【００４１】
次に、切り出したスペクトルデータをフーリエ変換した後、ｚｅｒｏ−ｐａｄｄｉｎｇを行いさらに逆フーリエ変換することにより、ピクセル数を所定の倍数に増加させたスペクトルデータを作成する（Ｓ３０２）。
【００４２】
次に、Ｓ３０４においてピークの中央位置を算出する。Ｓ３０２によって得られたスペクトルデータからピークのＦＷＨＭ（半値全幅）を算出し、その中央のピクセル値を求める。このときの中央値は、Ｓ３０２において増加させたピクセル数に対応した値となっているため、この中央値を、Ｓ３０２において増加させた倍数で除算する。これにより、元のスペクトルデータにおけるピーク位置が、サブピクセル精度で算出される。さらに、アナログ−デジタル変換器において同一クロックに基づいてサンプリングした時の同期ずれは、整数倍に発生することが知られているため、Ｓ３０４で算出したピーク位置を整数値に丸める。
【００４３】
Ｓ３０４で得られたピーク位置に基づいて、元のスペクトルデータをチャンネルごとにシフトさせ、チャンネル間のピーク位置を合わせる（Ｓ３０６）。以上の方法により、チャンネル間のずれを補正することができる。
【００４４】
上記実施例では、偏光感受型ＯＣＴを採用しているが、本明細書に開示の技術の適用はこの方式に限ったものではない。アナログ−デジタル変換器において同一クロックに基づいてサンプリングする構成を持つものであればよく、ドップラーＯＣＴや、複数の測定光を測定物に同時に照射するマルチビームスキャンタイプのＯＣＴにおいても、同様な構成にて本発明の効果は得ることができることは言うまでもない。
【００４５】
以上、本発明の一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、限定的に解釈されるのもではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００４６】
以上に説明したとおり、本実施形態によれば、装置が大型化し、さらに高コストの要因となる新しい干渉計を追加することなく、アナログ−デジタル変換器において複数の干渉光を同時にサンプリングする際に発生するチャンネル間の同期ずれを補正することが可能な光断層画像撮影装置を提供できる。
【符号の説明】
【００４７】
１００：断層画像取得部、１０１：波長走査光源、１０２：ファイバーカプラ、１０６，１３４，１３５：偏光ビームスプリッター、１１２，１２０：光サーキュレーター、１３３：無偏光ビームスプリッター、１４４，１４５：バランス型光検出器、１５１：偏波依存ディレイライン、２０１：アナログ−デジタル変換器、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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