(57)【要約】【課題】  被検物の断層像を正しく取得するために、光路の光学素子面の単反射および多重反射のアーチファクトの重なりを排除することができる光干渉断層計を提供する。【解決手段】  被検物の表面から関心領域までの深さＵおよび関心領域の最も浅い位置を示す位置Ｚに対して、Ｕ−２Ｚが所定の作動距離Ｗ，関心領域Ｓ，光路上にある光学素子の表面の対の中である条件に基づいて選択される距離Ｘが所定の条件を満たすことを特徴とする。【選択図】  図５
2017142192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射する光の波長を変化させる光源と、
前記光源から出力される出力光を被検物に照射される測定光と参照物に照射される参照光とに分割する光分割手段と、
前記測定光と前記被検物からの反射光の光路である測定光路と、
前記参照光と前記参照物からの透過光または反射光の光路である参照光路と、
前記被検物からの反射光と前記参照物からの透過光または反射光を合波して干渉光を生成する干渉光生成手段と、
前記干渉光を検出する干渉光検出手段と、
前記干渉光検出手段による検出結果に基づいて前記被検物の断層像を形成する断層像形成手段と、
を備える光干渉断層計であって、
前記被検物に最近接するとともに前記測定光路の光軸とほぼ直交するように前記測定光路内に配置されている光学素子の被検物側の表面と前記被検物の表面間の距離である所定の作動距離Ｗと、前記被検物の表面から前記被検物の関心領域までの深さである関心深さＵと、前記関心領域の深さの範囲である関心範囲Ｓと、前記測定光路と前記参照光路の距離差をゼロにする原点位置に対する前記関心領域の最も浅い位置Ｚに関して、距離Ｕ−２Ｚは、
［ａ１］            Ｓ  ＜  Ｕ−２Ｚ  ＜  Ｗ
［ｂ１］                    Ｕ−２Ｚ  ＜  −Ｗ
［ｃ１］                    Ｕ−２Ｚ  ＞  Ｗ＋Ｓ
［ｄ１］  −（Ｗ−Ｓ）  ＜  Ｕ−２Ｚ  ＜  ０
の各条件式の少なくとも１つを満足することを特徴とする光干渉断層計。
【請求項２】
前記測定光路と前記参照光路のいずれかの光路長を変化させる光路長変更手段を備え、前記距離Ｕ−２Ｚは前記光路長変更手段の調整範囲内においても前記条件式の少なくとも１つを満足することを特徴とする請求項１に記載の光干渉断層計。
【請求項３】
前記光路長変更手段の調整範囲の少なくとも一部は連続的に調整できることを特徴とする請求項２に記載の光干渉断層計。
【請求項４】
前記光源のコヒーレント長が前記関心深さＵと前記関心範囲Ｓの和Ｕ＋Ｓ以上であることを特徴とする請求項１〜３に記載の光干渉断層計。
【請求項５】
前記光源のコヒーレント長が前記作動距離Ｗと前記関心深さＵと前記関心範囲Ｓに対してＷ−Ｕ＋Ｓ以上であることを特徴とする請求項１〜４に記載の光干渉断層計。
【請求項６】
前記光源がマルチモード光源であることを特徴とする請求項１〜５に記載の光干渉断層計。
【請求項７】
前記作動距離ＷはＵ＋Ｓよりも大きく７５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６に記載の光干渉断層計。
【請求項８】
前記作動距離Ｗを検出する作動距離検出手段を備える請求項１〜７に記載の光干渉断層計。
【請求項９】
前記作動距離検出手段の検出結果に基づいて前記作動距離Ｗが所定範囲内となるように調整する作動距離調整手段を備えることを特徴とする請求項８に記載の光干渉断層計。
【請求項１０】
前記測定光が少なくとも一部区間において光路を共有するように分岐されることを特徴とする請求項１〜９に記載の光干渉断層計。
【請求項１１】
前記光学素子の表面の少なくとも１つに反射率低減処理が施されていることを特徴とする請求項１〜１０に記載の光干渉断層計。
【請求項１２】
前記反射率低減処理は前記測定光および／または前記参照光の前記光学素子の表面への入力に対して１％以下の反射率とすることを特徴とする請求項１１に記載の光干渉断層計。
【請求項１３】
前記測定光および前記参照光の少なくとも一方の波長と前記反射率低減処理が対象とする波長が８１０〜８７０ｎｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１２に記載の光干渉断層計。
【請求項１４】
前記測定光および前記参照光の少なくとも一方の波長と前記反射率低減処理が対象とする波長が９８０〜１１００ｎｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１２に記載の光干渉断層計。
【請求項１５】
前記測定光および前記参照光の少なくとも一方の波長と前記反射率低減処理が対象とする波長が１２５０〜１３７０ｎｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１２に記載の光干渉断層計。
【請求項１６】
前記被検物の平面画像を取得する平面画像取得手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜１５に記載の光干渉断層計。
【請求項１７】
前記平面画像取得手段は前記測定光とは波長が異なる光を平面画像測定光として前記被検物に照射することを特徴とする請求項１〜１６に記載の光干渉断層計。
【請求項１８】
前記反射率低減処理は前記平面画像測定光の前記光学素子の表面への入力に対しても１％以下の反射率とすることを特徴とする請求項１７に記載の光干渉断層計。
【請求項１９】
前記平面画像測定光の波長と前記反射率低減処理が対象とする波長が７５０ｎｍ以上の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１８に記載の光干渉断層計。
【請求項２０】
前記断層像形成手段は信号処理により前記被検物の分散補償を実施することを特徴とする請求項１〜１９に記載の光干渉断層計。
【請求項２１】
前記被検物は眼であることを特徴とする請求項１〜２０に記載の光干渉断層計。
【請求項２２】
出射する光の波長を変化させる光源と、
前記光源から出力される出力光を被検物に照射される測定光と参照物に照射される参照光とに分割する光分割手段と、
前記測定光と前記被検物からの反射光の光路である測定光路と、
前記参照光と前記参照物からの透過光または反射光の光路である参照光路と、
前記被検物からの反射光と前記参照物からの透過光または反射光を合波して干渉光を生成する干渉光生成手段と、
前記干渉光を検出する干渉光検出手段と、
前記干渉光検出手段による検出結果に基づいて前記被検物の断層像を形成する断層像形成手段と、
を備える光干渉断層計であって、
前記被検物に最近接するとともに前記測定光路の光軸とほぼ直交するように前記測定光路内に配置されている光学素子の被検物側の表面と前記被検物の表面間の距離である所定の作動距離Ｗと、前記被検物の表面から前記被検物の関心領域までの深さである関心深さＵと、前記関心領域の深さの範囲である関心範囲Ｓと、前記光源と前記測定光路と前記参照光路の少なくとも１つには前記出力光または前記測定光または前記参照光の光軸とほぼ直交する光学素子の表面の対が存在し、前記光学素子の表面の対の間の距離の中でＷ＋Ｕ＋Ｓよりも大きく、かつ最小の距離Ｘと、前記測定光路と前記参照光路の距離差をゼロにする原点位置に対する前記関心領域の最も浅い位置Ｚに関して、距離Ｕ−２Ｚは、
[ａ２]  −（Ｗ−Ｓ）  ＜  Ｕ−２Ｚ  ＜  Ｘ−Ｗ
[ｂ１]                    Ｕ−２Ｚ  ＜  −Ｗ
[ｃ２]                    Ｕ−２Ｚ  ＞  Ｘ−Ｗ＋Ｓ
の各条件式の少なくとも１つを満足することを特徴とする光干渉断層計。
【請求項２３】
前記測定光路と前記参照光路のいずれかの光路長を変化させる光路長変更手段を備え、前記距離Ｕ−２Ｚは前記光路長変更手段の調整範囲内においても前記条件式の少なくとも１つを満足することを特徴とする請求項２２に記載の光干渉断層計。
【請求項２４】
前記距離Ｕ−２Ｚが前記条件式[ａ２]を満足する場合、
[ａ３]            Ｓ  ＜  Ｕ−２Ｚ  ＜  Ｘ−Ｗ
[ｄ１]  −（Ｗ−Ｓ）  ＜  Ｕ−２Ｚ  ＜  ０
の各条件式の少なくとも１つをさらに満足することを特徴とする請求項２２又は２３に記載の光干渉断層計。
【請求項２５】
前記光源のコヒーレント長が前記関心深さＵと前記関心範囲Ｓの和Ｕ＋Ｓ以上であることを特徴とする請求項２２〜２４に記載の光干渉断層計。
【請求項２６】
前記光源のコヒーレント長が前記作動距離Ｗと前記関心深さＵと前記関心範囲Ｓに対してＷ−Ｕ＋Ｓ以上であることを特徴とする請求項２２〜２５に記載の光干渉断層計。
【請求項２７】
前記光源がマルチモード光源であることを特徴とする請求項２２〜２６に記載の光干渉断層計。
【請求項２８】
前記作動距離ＷはＵ＋Ｓよりも大きく７５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２２〜２７に記載の光干渉断層計。
【請求項２９】
前記作動距離Ｗを検出する作動距離検出手段を備える請求項２２〜２８に記載の光干渉断層計。
【請求項３０】
前記作動距離検出手段の検出結果に基づいて前記作動距離Ｗが所定範囲内となるように調整する作動距離調整手段を備えることを特徴とする請求項２９に記載の光干渉断層計。
【請求項３１】
前記測定光が少なくとも一部区間において光路を共有するように分岐されることを特徴とする請求項２２〜３０に記載の光干渉断層計。
【請求項３２】
前記光学素子の表面の少なくとも１つに反射率低減処理が施されていることを特徴とする請求項２２〜３１に記載の光干渉断層計。
【請求項３３】
前記反射率低減処理は前記測定光および／または前記参照光の前記光学素子の表面への入力に対して１％以下の反射率とすることを特徴とする請求項３２に記載の光干渉断層計。
【請求項３４】
前記測定光および前記参照光の少なくとも一方の波長と前記反射率低減処理が対象とする波長が８１０〜８７０ｎｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項２２〜３３に記載の光干渉断層計。
【請求項３５】
前記測定光および前記参照光の少なくとも一方の波長と前記反射率低減処理が対象とする波長が９８０〜１１００ｎｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項２２〜３３に記載の光干渉断層計。
【請求項３６】
前記測定光および前記参照光の少なくとも一方の波長と前記反射率低減処理が対象とする波長が１２５０〜１３７０ｎｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項２２〜３３に記載の光干渉断層計。
【請求項３７】
前記被検物の平面画像を取得する平面画像取得手段をさらに備えていることを特徴とする請求項２２〜３６に記載の光干渉断層計。
【請求項３８】
前記平面画像取得手段は前記測定光とは波長が異なる光を平面画像測定光として前記被検物に照射することを特徴とする請求項２２〜３７に記載の光干渉断層計。
【請求項３９】
前記反射率低減処理は前記平面画像測定光の前記光学素子の表面への入力に対しても１％以下の反射率とすることを特徴とする請求項３８に記載の光干渉断層計。
【請求項４０】
前記平面画像測定光の波長と前記反射率低減処理が対象とする波長が７５０ｎｍ以上の範囲に設定されていることを特徴とする請求項３９に記載の光干渉断層計。
【請求項４１】
前記断層像形成手段は信号処理により前記被検物の分散補償を実施することを特徴とする請求項２２〜４０に記載の光干渉断層計。
【請求項４２】
前記被検物は眼であることを特徴とする請求項２２〜４１に記載の光干渉断層計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長掃引型光干渉断層計に用いて好適な装置構成に関する。
【０００２】
光干渉断層計（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、以下「ＯＣＴ」と表記する。）は、生体の断層画像を光の干渉を利用して計測するものであり、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。近年ではフーリエドメイン方式がとられている。フーリエドメイン方式には、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（Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ、ＳＤ−ＯＣＴとも略す）と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画像取得を行う波長掃引ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ  Ｓｏｕｒｃｅ  ＯＣＴ、以下ＳＳ−ＯＣＴ）とがある。後者は、光周波数ドメインイメージング（ＯＦＤＩ）などとも呼ばれることもあり、同一の技術である（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
フーリエドメイン方式では広い帯域の波長を持つ光源から光を干渉計に導入し、眼球などの被検物に光を出射する。被検物からは散乱光が反射し、干渉計を用いて散乱光を検出している。検出される生の信号（干渉信号）は干渉スペクトルであり、この干渉信号をフーリエ解析することで被検物の深さ方向に分解された光散乱強度分布を得る。さらに被検物に照射するビームを横方向にスキャンすることで、２次元の光散乱強度分布、または３次元の光散乱強度分布を得ることができ、これは被検物の断層像と対応する。これをＯＣＴ断層像などという。
【０００４】
ＳＤ−ＯＣＴでは、光源に広帯域の波長を持つ光を用い、検出に分光器を介したアレイセンサを用いて干渉スペクトルを得る。ＳＳ−ＯＣＴでは、光源として波長が高速に掃引された波長掃引光を用いるため、干渉スペクトルの検出は時間領域の関数として得ることとなる。
【０００５】
しかし２つのいずれの場合においてもフーリエドメイン方式においてはフーリエ変換の性質により、ＯＣＴ断層像はゼロ点に相当するゼロ周波数と検出範囲の終端深さであるナイキスト周波数を境に鏡像が発生する。後者は容易にフィルタで排除できるが、ゼロ周波数に対する鏡像を排除することは困難であり、アーチファクトとして計測上の妨害要因となる。以下では、鏡像はこのゼロ周波数に対する鏡像のみを考慮する。
【０００６】
２つのフーリエドメイン方式のＯＣＴのいずれの手法においても、使用する波長の帯域が広いほど高い深さ分解能を与える。
【０００７】
ところが、ＳＤ−ＯＣＴでは、波長帯域幅の増大により原理的に低い可干渉性の光源が用いられる。したがって高分解能であるほど、画像の深度が増すにつれて、干渉信号の感度が大きく低下する。この問題を解決するには検出器の波長分解能を上げる必要があるが、装置的困難がある。一方でＳＳ−ＯＣＴは時間的に波長を掃引するため、光源の可干渉性はほぼ瞬間的な線幅によってきまり、ＳＤ−ＯＣＴのような高分解能と深度に対する感度低下という直接的に相反する影響は大きくない。
【０００８】
ＳＳ−ＯＣＴには通信帯域のＳＳＧ−ＤＢＲレーザーを利用した試み（たとえば特許文献２参照）や、ポリゴンスキャナを含む外部キャビティをもちいたマルチモード波長掃引光源（たとえば特許文献１，３参照）を用いた方法が提案されており、特に後者は実用的な眼科用光干渉断層計として用いられることとなった。さらに近年ではＭＥＭＳを用いて高速化した技術が提案され、マルチモード波長掃引光源だけではなく、ＤＢＲレーザーおよびＶＣＳＥＬといったシングルモード波長掃引光源でも実用的な性能が発揮されている（たとえば特許文献４，５，６，７，８，９参照）。
【０００９】
マルチモード波長掃引光源とシングルモード波長掃引光源の間で実質的に大きく異なる性質は、瞬間的な線幅にある。後者のほうがより狭い線幅で発振することが多い。線幅は可干渉性と強い関連があり、具体的に、可干渉性の評価にコヒーレント長（可干渉距離ともいう）を用いると、マルチモード波長掃引光源では長くとも２０ｍｍ程度だが、シングルモード波長掃引光源においては、１００ｍｍ以上に達する。光干渉信号計測条件を適正にすることにより、コヒーレント長に対応する深さ範囲で断層像を得ることが可能である。実際には被検物の反射・散乱光を検出するため、有効な感度の断層像が得られる深さ範囲はコヒーレント長の半分程度である。
【００１０】
たとえば、眼の前眼部および後眼部においては、マルチモード波長掃引光源でも十分な可干渉性をもつため、眼科医療機器として応用されてきた。またシングルモード波長掃引光源により、すべての眼の範囲（１６〜４０ｍｍ）を対象とできるＯＣＴまたは眼軸長測定器の可能性が広がっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特表２００７−５１０１４３号公報
【特許文献２】特開２００５−１５６５４０号公報
【特許文献３】特表２００７−５２６６２０号公報
【特許文献４】米国特許第７４６８９９７号公報
【特許文献５】特開２００６−３３７２３９号公報
【特許文献６】特開２００７−２７８８６８号公報
【特許文献７】特開２０１４−５２２１０５号公報
【特許文献８】特開２０１５−１０２５３７号公報
【特許文献９】特開２０１５−５２３５７８号公報
【特許文献１０】特開２０１４−０８１３０１号公報
【特許文献１１】特表２０１１−５２７４１８号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ａ−Ｈ．Ｄｈａｌｌａ  ａｔ  ｅｌ，“Ｃｏｍｐｌｅｘ  ｃｏｎｊｕｇａｔｅ  ｒｅｓｏｌｖｅｄ  ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ  ｓｗｅｐｔ  ｓｏｕｒｃｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ｕｓｉｎｇ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｒｅｖｉｖａｌ”，  ＢＩＯＭＥＤＩＣＡＬ  ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ  Ｖｏｌ.３，  Ｎｏ．３  ６３３−６４９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ＳＳ−ＯＣＴにおいて深い断層像を感度よく得るために、長いコヒーレント長が有利であることは上記のとおりである。深い位置での感度低下が抑えられるから、被検物までの距離と参照距離との距離が一致する点（以降ゼロ点と称する）の近傍に限らず、感度よく断層像を取得できることを意味する。
【００１４】
しかしながら、実際の計測においては光干渉信号として現れるのは、被検物の反射・散乱だけではない。レンズなどの光学素子の反射も信号に寄与し、レンズの配置に関連する光干渉信号がアーチファクトとしてＯＣＴ断層像の一部に出現する。特に、シングルモード波長掃引光源のようにコヒーレント長がきわめて長い場合には、これまでに検討する必要のなかった深さの範囲に対してのアーチファクトも出現する。具体的には描画範囲に関わるコヒーレント長に対応する深さまで考慮に入れる必要がある。
【００１５】
特に関心領域に近接するレンズなど、光を透過する光学素子の面ならびに被検物表面が反射を発生させる要因である。断層像においてこれらの反射信号は明らかに関心領域よりも浅い位置にて発生する。
【００１６】
測定光は、被検物の関心領域の後方に効率よく達することはあまり想定されないので、関心領域の後方において反射のアーチファクトは発生しないように思われる。
【００１７】
しかし３回以上の奇数回数の多重反射が検出された場合には、たどった光路が足しあわされた距離に反射信号が現れる。したがって、見かけ上、多重反射された距離を足し合わせた断層像が周期的に重複することになる。実際には、反射による光量の低下があるため、反射率が相対的に大きい被検物表面や光学素子面の多重反射のみが事実上残存し、アーチファクトとなる。よって、多重反射の信号は、たどった光路によっては被検物の関心領域より深い位置に現れることがある。
【００１８】
アーチファクトを低減する試みとしては、光学設計でレンズや被検物表面の反射信号を分散することにより、これらのアーチファクトの幾分かの減少は可能ではあるけれども、測定光の被検物への集光を行いつつ、長い深さ範囲の多数の光学素子の反射に対して全てを分散することの労力は大きく、多重反射まで完全に考慮することは困難を要する。
【００１９】
通常光学素子の反射については、たとえば代表的なガラスであるＢＫ７の反射率は４％（−１４ｄＢ）程度である。また被検物の光の入射による反射も無視できず、たとえば角膜での反射は２．５％（−１６ｄＢ）前後である。角膜のような明らかな透過体でなくとも、たとえば皮膚表面などでも大きな反射率で反射光は発生する。たとえば眼底からの散乱光は入射光の−５０〜−８０ｄＢ前後といわれているから、光学素子の単反射のみならず多重反射が競合し、アーチファクトとしてＯＣＴ断層像に混入することが想定される。
【００２０】
またＳＳ−ＯＣＴはフーリエドメイン方式であるから、ゼロ点を境に発生するＯＣＴ断層像の鏡像がアーチファクトとして混入することも考慮に入れる必要があり、問題を複雑にする。特に光路長が変更できる場合には被検物の信号と鏡像のアーチファクトとの位置関係は変化するため、光路長の調整範囲において被検物信号に鏡像のアーチファクトが重なる範囲を排除しなくてはならない。
【００２１】
コヒーレント長に関連して、光学素子等の反射信号がアーチファクトとして混入する問題に対して有効な手法は、たとえば特許文献１０などで開示されている。しかしながらこの特許においては単反射に限定されており、多重反射には言及されていない。
【００２２】
一方で、コヒーレント長の比較的短いマルチモード波長掃引光源においては、ＯＣＴ断層像が検出される範囲は、光学的にはコヒーレント長程度の深さに制限されるため、上記のような多重反射の問題は発生しないように思われる。
【００２３】
しかしながら、マルチモード波長掃引光源においても、上記の光学素子の多重反射の干渉信号と同様の枠組みで考えられる問題が知られている。外部キャビティを備えたマルチモード波長掃引光源は、光源のキャビティ内部で多重反射して発振した光が重複的に出射される。非特許文献１には「この概念は、試料光路に事実上、整数倍のキャビティがあるように拡張される（Ｓｅｃｔｉｏｎ  ２．２，  “Ｔｈｉｓ  ｃｏｎｃｅｐｔ  ｃａｎ  ｂｅ  ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ｔｏ  ｐｌａｃｅ  ａｎｙ  ｉｎｔｅｇｅｒ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ  ｖｉｒｔｕａｌ  ｃａｖｉｔｉｅｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｓａｍｐｌｅ  ａｒｍ．”）」とあるように、たとえばＯＣＴ断層像が検出される範囲は、コヒーレント長程度の深さに制限されるけれども、そのマルチモード波長掃引光源のキャビティ長に相当する深さを加えた（あるいは減じた）ＯＣＴ断層像がアーチファクトを含んだ状態で重複的・周期的に発生する。外部キャビティの大きさが被検物と競合すれば、こうしたアーチファクトが所望の断層像の中に混入する可能性がある。
【００２４】
特に考慮すべきは、関心領域よりも浅い位置にある被検物表面および光学素子面の単反射によるアーチファクトと、断層像として関心領域よりも深い位置に発生しうる被検物表面および／または光学素子面において３回多重反射したアーチファクトである。
【００２５】
被検物表面が最も近接する光学素子の反射が、所定の作動距離Ｗだけ離れた光学素子面で反射し、さらに関心領域からＵだけ浅い領域の被検物表面で反射し、再び被検物表面で反射する経路をたどった多重反射では、被検物表面の反射が、作動距離Ｗだけ後方に発生する。作動距離Ｗが被検物の大きさよりも長い場合には被検物の後方にアーチファクトとして発生する。
【００２６】
さらに、最も被検物に近接する光学素子面以外にも、測定光路または参照光路上に３回多重反射のうちの２回の反射を生み出す要因となる光学素子面の対がある場合にはこの対をなす距離Ｘに対して、被検物表面の反射および他の光学素子面の反射が距離Ｘだけ後方に発生する。特に最も近接する光学素子について、距離Ｘが作動距離と被検物の和よりも長い場合には被検物の後方にアーチファクトが発生する。
【００２７】
さらに、一般的にはコヒーレント長が比較的短い場合でも、マルチモード波長掃引光源においては、上述したように実際には光源内部の多重反射によって増幅した光線が重畳するので、これによって関心領域よりも深い位置にアーチファクトが発生しうる。この場合についても、上記にて触れた距離Ｘの光学素子面の対をもつ多重反射のケースとして同様に議論可能である。
【００２８】
以上のように、ＳＳ−ＯＣＴにて深い断層像の計測においてはアーチファクトを避けるように適正に光学配置ならびに被検物までの距離を緻密に検討する必要がある。しかしながら、特に単反射および多重反射までを想定して、所定の作動距離に配置された光学素子表面や被検物表面、および試料光路および参照光路内の光学素子の対との関係を踏まえた装置構成については、これまで提示されてこなかった。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明の第１の光干渉断層計は、出射する光の波長を変化させる光源と、前記光源から出力される出力光を被検物に照射される測定光と参照物に照射される参照光とに分割する光分割手段と、前記測定光と前記被検物からの反射光の光路である測定光路と、前記参照光と前記参照物からの透過光または反射光の光路である参照光路と、前記被検物からの反射光と前記参照物からの透過光または反射光を合波して干渉光を生成する干渉光生成手段と、前記干渉光を検出する干渉光検出手段と、前記干渉光検出手段による検出結果に基づいて前記被検物の断層像を形成する断層像形成手段と、を備える光干渉断層計であって、
前記被検物に最近接するとともに前記測定光路の光軸とほぼ直交するように前記測定光路内に配置されている光学素子の被検物側の表面と前記被検物の表面間の距離である所定の作動距離Ｗと、前記被検物の表面から前記被検物の関心領域までの深さである関心深さＵと、前記関心領域の深さの範囲である関心範囲Ｓと、前記測定光路と前記参照光路の距離差をゼロにする原点位置に対する前記関心領域の最も浅い位置Ｚに関して、距離Ｕ−２Ｚは、
［ａ１］            Ｓ  ＜  Ｕ−２Ｚ  ＜  Ｗ
［ｂ１］                    Ｕ−２Ｚ  ＜  −Ｗ
［ｃ１］                    Ｕ−２Ｚ  ＞  Ｗ＋Ｓ
［ｄ１］  −（Ｗ−Ｓ）  ＜  Ｕ−２Ｚ  ＜  ０
の各条件式の少なくとも１つを満足することを特徴とする。
【００３０】
本発明の第２の光干渉断層計は、出射する光の波長を変化させる光源と、前記光源から出力される出力光を被検物に照射される測定光と参照物に照射される参照光とに分割する光分割手段と、前記測定光と前記被検物からの反射光の光路である測定光路と、前記参照光と前記参照物からの透過光または反射光の光路である参照光路と、前記被検物からの反射光と前記参照物からの透過光または反射光を合波して干渉光を生成する干渉光生成手段と、前記干渉光を検出する干渉光検出手段と、前記干渉光検出手段による検出結果に基づいて前記被検物の断層像を形成する断層像形成手段と、を備える光干渉断層計であって、
前記被検物に最近接するとともに前記測定光路の光軸とほぼ直交するように前記測定光路内に配置されている光学素子の被検物側の表面と前記被検物の表面間の距離である所定の作動距離Ｗと、前記被検物の表面から前記被検物の関心領域までの深さである関心深さＵと、前記関心領域の深さの範囲である関心範囲Ｓと、前記光源と前記測定光路と前記参照光路の少なくとも１つには前記出力光または前記測定光または前記参照光の光軸とほぼ直交する光学素子の表面の対が存在し、前記光学素子の表面の対の間の距離の中でＷ＋Ｕ＋Ｓよりも大きく、かつ最小の距離Ｘと、前記測定光路と前記参照光路の距離差をゼロにする原点位置に対する前記関心領域の最も浅い位置Ｚに関して、距離Ｕ−２Ｚは、
[ａ２]  −（Ｗ−Ｓ）  ＜  Ｕ−２Ｚ  ＜  Ｘ−Ｗ
[ｂ１]                    Ｕ−２Ｚ  ＜  −Ｗ
[ｃ２]                    Ｕ−２Ｚ  ＞  Ｘ−Ｗ＋Ｓ
の各条件式の少なくとも１つを満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
以上のような被検物表面および光学素子面の単反射および３回多重反射のアーチファクト（鏡像を含む）が長さＳをもつ関心領域の所望の断層像と重ならないための関心領域の最も浅い位置を原点とした位置Ｚに対して、所定の作動距離Ｗと関心領域Ｕまたは、光学素子面の対がある場合にはこの対をなす距離Ｘに対して前述のような条件を見いだした。
【００３２】
光路長調整手段の全ての調整範囲にわたって前述の条件を満たすことにより、上記のように発生したアーチファクトが重なる可能性を排除できる。光路長調整を操作者が問題にしない場合でも同様に条件を考慮し、アーチファクトが重なる可能性を排除できる。
【００３３】
このような条件の光干渉断層計においては、操作者がアーチファクトの混入を気にすることなく関心領域の断層像を得ることができる。それにより、特に生体試料の診断、とりわけ眼科用ＯＣＴならびに眼軸長測定器においては眼科において誤診を少なくする助けとなり、有用となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る光干渉断層計の実施例１の光学系の構成を示した図である。
【図２】実施例１に係る光干渉断層計による断層像取得の概念および実際の測定例を示した図である。
【図３】実施例１に係る光干渉断層計において光路長調整を実施した際に、計測されるＢスキャン断層像を仮想的に描画範囲外も含めて模式的に示した図である。
【図４】本発明に係る光干渉断層計の実施例２の光学系の構成を示した図である。
【図５】実施例３に係る光干渉断層計において光路長調整を実施した際に、計測されるＢスキャン断層像を仮想的に描画範囲外も含めて模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の一実施例に係る光干渉断層計について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００３６】
図１は本発明に係る一実施例の光干渉断層計１の装置の主要な構成を示した図である。尚、本実施例では被検物を人の眼（眼球）とし、取得する断層画像を眼底部の網膜としているが、本発明に係る方法はこれに限定されるものではなく、より浅く位置する硝子体またはより深く位置する脈絡膜、強膜を含んでもよい。
【００３７】
光干渉断層計１には次の２つの光学系を備えている。被検眼Ｅの眼底の断層画像を干渉光の技術を用いて非侵襲で取得するための干渉光学系１００である。
【００３８】
干渉光学系１００についてその構成を以下に説明する。
波長掃引光源１０１から干渉光をＡ／Ｄ変換するＡＤＣ（ＡＤコンバータ）１１６までで構成される。
【００３９】
光源１０１から出力された光はファイバを通ってファイバカプラ１０２により、コリメータレンズ１０３に入力する測定光とコリメータレンズ１１０に入力する参照光に分岐される。コリメータレンズ１０３に入力した測定光はフォーカスレンズ１０４、ガルバノミラー１０５、レンズ１０６、ダイクロイックミラー１０７及び対物レンズ１０９を通って被検眼Ｅの眼底部に照射される。そして、被検眼Ｅの眼底部から反射された測定光は、照射時とは逆に対物レンズ１０９、ダイクロイックミラー１０７、レンズ１０６、ガルバノミラー１０５、フォーカスレンズ１０４、コリメータレンズ１０３、ファイバカプラ１０２を通り、ファイバカプラ１１４の一方の入力部に入力する。
【００４０】
図には明示していないが、測定光は２以上の複数の場合であってもよい。ファイバ光路内で分岐されてコリメータレンズ１０３が複数ある場合や、コリメータレンズ出射後に分岐がなされるなどの場合もある。この分岐は波長帯によって分岐されることがあってもよい。
【００４１】
ダイクロイックミラー１０７は例えば９００ｎｍ以上の長波長の光（ＯＣＴ光源１０１からの光）は通過し、可視光も含んだ９００ｎｍより短い短波長の光は反射するように設定され、別の光学系を接続することが可能である。たとえば図１ではダイクロイックミラー１０７は固視標２０１に接続され、被検者の固視を誘導して計測を容易にする場合について示している。また、ヘッドの位置を適切に、光学設計により光線を瞳孔の中心かつ所定の作動距離に導くための前眼部カメラ光学系や、眼底の平面画像を取得するＳＬＯや眼底カメラなどの眼底画像取得手段があってもよく、測定光とは異なり、使用する光源の波長により適宜設定すればいい。
【００４２】
ファイバカプラ１０２に分岐され、コリメータレンズ１１０に入力した参照光はプリズム１１２で反射されてコリメータレンズ１１１を通って、ファイバカプラ１１４の他の一方の入力部に入力する。
【００４３】
ここでプリズム１１２は制御部１１３により光軸上に移動し、参照光路長を変更調整可能に制御される。通常、ＯＣＴ撮影の前に参照光路長と測定光路長が同じ光路長になるように制御部１１３により移動し、測定中は固定される。
【００４４】
ファイバカプラ１１４に入力した測定光と参照光はファイバカプラ１１４内で合波され干渉光としてバランス検出器１１５に入力して電気信号（干渉信号）に変換される。尚、ファイバカプラ１１４から出力された２つの干渉光は互いに位相が１８０°異なる干渉光であり、この２つの干渉光がバランス検出器１１５に入力し差動増幅することにより、コモンノイズはキャンセルされ、干渉信号となる干渉光のみ増幅される。ここで、コモンノイズなどのノイズ成分の影響が低い場合は簡易な１入力の検出器などを採用してもよい。測定光が２以上の複数である場合には複数の検出器を採用することもある。
【００４５】
バランス検出器１１５から出力された干渉信号はＡＤＣ１１６でデジタル信号としてサンプリングされ、ＣＰＵやメモリなどからなる演算部５００に入力され、サンプリングされた干渉信号はフーリエ変換されて深さ方向の断層信号であるＡスキャンデータを取得し演算部５００内のメモリに記憶される。
【００４６】
その際、サンプリングのタイミングは、光源部または光源部外に設けられるｋトリガ発生部（不図示）の発信するｋ−ｃｌｏｃｋ信号に基づいて等周波数（等波数）間隔に行われてもよい。波長掃引光源の波長掃引は必ずしも掃引時間に対して一定の周波数で変化しないため、サンプリングを効率的に補正する手法である。したがってｋ−ｃｌｏｃｋ信号を利用しなくても、たとえばあらかじめ判明している掃引時間に対する周波数を示す関数や同時に取得した掃引プロファイルに対して、一定時間でサンプリングされたデータをスケーリングする処理を施してもよい。
【００４７】
ガルバノミラー１０５は被検眼Ｅに対して水平（Ｘ軸方向）垂直（Ｙ軸方向）にスキャンするものであり、制御信号はこの場合は演算部５００から入力される。ガルバノミラー１０５をＸ軸方向、Ｙ軸方向にスキャンすることにより被検眼Ｅの眼底部の２次元もしくは３次元の断層像が取得できるのである。
【００４８】
図２は、干渉光学系１００によって断層像（Ｂスキャン像）を取得する様子を示したものである。図２（ａ）は被検眼Ｅの眼底網膜における測定光の走査の一例を、図２（ｂ）は測定光の走査によって断層像取得部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２（ｃ）は本実施例にて生成された眼底部の３次元断層像の例を示している。尚、図２（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２（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。実際に撮影しモニタに表示されたＯＣＴ画像を図２（ｄ）、（ｅ）に示す。（ｄ）は（ｂ）に相当するＢスキャン像で、（ｅ）は（ｃ）に相当する３次元断層像を取得した後、散乱光強度をｚ軸方向に積算してＸＹ面として表示した正面画像であり、エンファス（ｅｎ  ｆａｃｅ）画像として知られるものである。
【００４９】
ここで、この実施例における所定の作動距離Ｗ＝４４ｍｍ、被検眼の関心領域である網膜のまでの深さＵ＝２０〜３６ｍｍ、関心範囲としては網膜を想定してＳ＝４ｍｍを適用する。これらはいずれも光学距離である。
【００５０】
作動距離Ｗは光学設計上、所定の条件に応じて所定の値をとるように変化してもよいが、一定の値をとることが多い。そのために被検物までの距離が所定の位置であるか、また前方、後方にずれているかを認知できるようなインターフェイスがあることが望ましい。また、自動的に所定の距離に位置するように最適化するような構成を含むことがより望ましい。
【００５１】
Ｕの値に幅があるのは人眼における様々な眼軸長に対応して網膜を計測するためのものであり、以下では眼軸長が実距離で１８〜３０ｍｍの範囲に対応する場合を考える。このことによって人眼の大多数の範囲をカバーする。請求項の条件式においてはすべてのＵの値に対して考慮する。
【００５２】
断層像に混入しうる多重反射を起こすのは光軸とほぼ直交する光学素子である。図１に関する限り、測定光路においてはコリメータレンズ１０３、フォーカスレンズ１０４、レンズ１０６、対物レンズ１０９である。また、参照光路にもコリメータレンズ１１０、１１１およびプリズム１１２が存在する。この実施例においては、対物レンズ１０９以外のレンズは被検眼から全て２００ｍｍ以上離れている。また、それぞれのレンズ間の距離については、８０ｍｍ以上であるため、近接する作動距離４０ｍｍよりもこれらのレンズ等のアーチファクトが、対物レンズの反射のアーチファクトよりも断層像近くに現れることはなく、ここでは考慮しない。またレンズ厚程度に近接する反射信号はほぼ同位置のところに現れるものとして議論を単純化できる。
【００５３】
上記の条件において、発生する断層像は図３のように模式的に示される。図３（ａ）は光干渉信号から論理的に得られる断層像のプロファイルを示している。対物レンズ１０９の被検物側の面の反射信号が、被検物表面から作動距離Ｗだけ浅い距離に現れる。また、被検物表面で反射した反射信号は関心領域より距離Ｕだけ浅い位置に現れる。また、被検物表面、対物レンズ１０９、被検物表面との順で３回多重反射した反射光の信号は、被検物表面からＷだけ深い位置に現れる。
【００５４】
対物レンズ１０９と被検物表面との間では３回反射だけでなくさらに５回反射以上の多重反射が想定されるが、このような多重反射を無視するには適切な反射防止コートなどの反射率低減手段が望ましい。網膜信号は測定光の−５０〜−８０ｄＢ前後の強度といわれているから、５回反射以上の多重反射を無効化するには、特に１％以下の反射防止コートがＯＣＴ測定光に対して施されていることが望ましい。本実施例では網膜ＯＣＴ測定光として９８０〜１１００ｎｍの波長が用いられているため、この波長範囲で特に反射防止コートが施されている。一般的な網膜ＯＣＴ測定光としては他には、８１０〜８７０ｎｍが利用されることがある。
【００５５】
なお、アーチファクトの低減方法としては、反射防止コート以外にも、被検物と反射信号とで光路の分散が異なることから被検物に最適化するように分散補償することで、反射の信号がブローデニングし、アーチファクトの相対的な低減にも役立つ。分散補償の方法としては、特に演算部５００にて断層像を形成する際に検出器からの信号をソフトウェア的に分散補償処理してもよく、また光学部品などのハードウェアによる補償を行ってもよい。
【００５６】
ここで連続的な光路長調整を実施したとき、図３（ｂ）はさまざまなＺの値に対して描画範囲として操作者が得られる断層像を、仮想的にその描画範囲外の状況も含めて図示している。ここにはフーリエドメインＯＣＴに特徴的なゼロ距離を境界とした鏡像も含めて表示され、便宜的に鏡像が区別できるようにしているが、実際には両者を識別することはできない。
【００５７】
図３（ｂ）ではＺ＝０において、光路長調整を行い、Ｚが深くなるにつれて、関心領域は描画領域の深い位置に移動する。それに伴い、鏡像の被検物の表面の反射信号や対物レンズの反射信号が浅い位置に移動する。対物レンズの反射信号がこの場合、（Ｕ−Ｓ）／２＝８ｍｍ移動させるまではいかなるＵであってもこの関心領域に反射信号は到達せず、よってＺ＝０〜８ｍｍにて深さ位置を自由に決めることができる。
【００５８】
一方、光路長調整を行い、Ｚが浅くなると、関心領域の鏡像が深い位置に移動して、Ｚ＝−（Ｗ−Ｕ）／２＝−４ｍｍまではいかなるＵであってもこの関心領域に反射信号は到達しない。ただし、Ｚ＝０〜−４ｍｍでは鏡像の部分が重なって現れ、折り返されたような断層像となる。この範囲は関心領域の断層像が正しく得られない周知の問題であり、ここでは詳しく議論しない。場合によってはこのような画像でも許容されることがある。
【００５９】
以上より、アーチファクトが重ならない範囲としてはＺ＝−４〜８ｍｍの範囲で、実質的にはＺ＝０〜８ｍｍの範囲で深さ位置を自由に決めることができる。
【００６０】
しかしながらコヒーレント長が短い場合や検出器の帯域が小さい場合などに特に有効であるが、理論上最も高い感度が見込めるＺ＝０に近い状態で計測することも多い。実施例の条件でこのような計測をするときには、Ｕの値の幅が１６ｍｍであるから、光路長調整範囲は３２ｍｍ必要である。本実施例の条件においてはこの場合においてもアーチファクトが重ならない。
【００６１】
しかし、いかなるＵの値に対して実質的にはＺ＝０〜８ｍｍの範囲で深さ位置を自由に決めることができるから、Ｚ＝８ｍｍのときにはＳ＝４ｍｍを考慮して１２ｍｍ以上であれば、光路長調整量が１６ｍｍ短縮しても差し支えない。この場合には１２ｍｍ以上の断層像が検出できるコヒーレント長、すなわち２４ｍｍ以上のコヒーレント長が必要である。
【００６２】
以上は被検眼によって関心深さＵも関心領域の始点Ｚも変わりうることを考慮して検討した。このような複雑な関係性を考慮するために整理する。
【００６３】
関心深さＵと関心領域の深さの始点であるＺおよび光路長調整は、深い関係にある。描画範囲が限られている場合、前段で述べたようにＺの値を変えないように常にＵに応じて光路長調整するときには、Ｕと光路長調整量の２倍が対応する関係である。その一方、光路長調整により、断層像と鏡像とで逆向きに移動するために両者の重なりの関係性を考慮すると、Ｚの移動量と光路長調整量は一致する。以上を踏まえてＵ−２Ｚの範囲がアーチファクトの重なり位置を示すことで、被検物の関心深さＵの範囲ならびに位置Ｚの範囲として表現される光路長の調整範囲が個々に変化する複雑さを同様の枠組みで扱うことができる。
【００６４】
実際、前段で考慮したアーチファクトの位置関係で計算されたＺ＜（Ｕ−Ｓ）／２および、Ｚ＞−（Ｗ−Ｕ）／２に対して、
［ａ１］            Ｓ  ＜  Ｕ−２Ｚ  ＜  Ｗ
という関係式で関連づけられる。
【００６５】
たとえば、前段で導き出したように光路長調整量が最大１６ｍｍである際には、Ｚ＝０〜８ｍｍであるとき、いかなるＵに対して光路長変化させても、Ｕ−２Ｚは４〜４４であり、上記条件式の範囲内である。
【００６６】
なお、このとき描画範囲はＺの最大値（Ｕ−Ｓ）／２に関心領域Ｓを加えた長さ以上であることが必要で、コヒーレント長はその２倍と見積もられ、Ｕ＋Ｓ以上であることが望ましい。より一般的にはＺの負側の領域の絶対値（Ｗ−Ｕ）／２にＳを加えた量も考慮に入れ、Ｗ−Ｕ＋Ｓ以上およびＵ＋Ｓ以上であることが望ましい。
【００６７】
このようにある１つの範囲にて、アーチファクトが関心領域に重ならない例を例示したが、これだけでなく図３（ｂ）で示された範囲をさらに拡張しても、ここで考慮したアーチファクトと重ならない範囲の変数はすべてＵ−２Ｚとの関係性で定式化でき、以下の３式が導出される。その概要を図３（ｃ）に示す。このような範囲でおさまるようにＵと光路長調整量をきめてもよい。
［ｂ１］                    Ｕ−２Ｚ  ＜  −Ｗ
［ｃ１］        Ｗ＋Ｓ  ＜  Ｕ−２Ｚ
［ｄ１］  −（Ｗ−Ｓ）  ＜  Ｕ−２Ｚ  ＜  ０
【００６８】
これら３つの不等式のＺの範囲は、この実施例においてはＺの絶対値が１４ｍｍ以上の値をとるため、描画範囲をそれ以上の値にとる必要がある。そのためそれぞれにおいてコヒーレント長が長い条件を付帯することになる。これは上記のコヒーレント長の条件に明らかに包含される。
【００６９】
以上のように連続的な光路長調整を考慮した形で実施例を考えてきたが、条件式が離散的であるから、光路長調整範囲が部分的に不連続に値をとっても差し支えない。
【００７０】
さらに、仮に光路長調整を問題にしない場合には、被検物のパラメータであるＵに応じてＺが変化しうる。特に所定のＷに対してはＵ−Ｚが不変となり、Ｕ−２ＺはＵの変化量だけの範囲をとる。この場合でも条件式がこの範囲に収まるようにすれば、被検物表面および作動距離に対してレンズの反射によるアーチファクトが重ならないようにすることが可能である。
【実施例２】
【００７１】
本発明の実施例２に係るＯＣＴについて説明するが、ここでは、実施例１と異なる点についてのみ述べ、共通する点については説明を省略する。
【００７２】
網膜のＯＣＴの断層像の計測においては、測定箇所を特定するために眼底表面の状態を観察することも重要な要素であるため、眼底画像取得手段が備えられる場合が多い。眼底カメラやＳＬＯなどが利用される。特にリアルタイム計測可能な眼底カメラやＳＬＯを実現するには、被検者の不快感を避けるため７５０ｎｍ以上の赤外光を利用することが望ましい形態である。さらにＯＣＴ測定光とは異なる波長を利用することが求められる。
【００７３】
図４では例としてＳＬＯを備えたＯＣＴについて示した。ＯＣＴ光学系は図１とほぼ同様の構成であるが、この場合には固視標は図示しておらず、ＳＬＯを置き換えた構成となっている。
【００７４】
（ＳＬＯ光学系２００）
ＳＬＯ光学系２００は、光源２０１からＡ／ＤコンバータであるＡＤＣ２１０までで構成される。ＳＬＯ光源はレーザーダイオードを用いて眼底画像を非侵襲で取得する。尚、本実施例では８５０ｎｍのレーザーダイオードをＳＬＯ光源として採用している。ＳＬＯ光源についても、本実施例のレーザーダイオードに限定されるものではなく、他の光源、例えばＬＥＤであってもよい。
【００７５】
ＳＬＯ用の光源２０１から出力された測定光（他の測定光を区別するため、以下、ＳＬＯ測定光とする）はミラー２０４で反射される。ここで、眼底に照射する光と眼底から反射された反射光が同じ経路を辿る。そこで、照射光と反射光を分割するため、ミラー２０４は、所定の割合で反射と透過するハーフミラー又はビームスプリッタなどが採用される。光学系内の意図しない散乱や反射により生じるノイズ光が低減するため、ミラー２０４に偏光ビームスプリッタを採用してもよい。
【００７６】
よって、ＳＬＯ測定光の一部がミラー２０４により反射されてフォーカスレンズ２０３に入力し、その後スキャン装置２０８、レンズ２０２を通り、ダイクロイックミラー１０７に入力する。入力したＳＬＯ測定光はダイクロイックミラー１０７で反射し、対物レンズ１０９を通って被検眼の眼底に照射される。フォーカスレンズ２０３は眼底に照射されたＳＬＯ測定光が眼底上でフォーカスするよう光軸上で移動制御される。
【００７７】
眼底で反射されたＳＬＯ測定光は逆の経路で、対物レンズ１０９、ダイクロイックミラー１０７、レンズ２０２、スキャン装置２０８、フォーカスレンズ２０３を通ってミラー２０４に入力し、その一部がミラー２０４を透過してレンズ２０５に入力して集光後ピンホール２０６を通って光検出器２０７で受光し、電気信号に変換後ＡＤＣ２１０に入力する。
【００７８】
ここで、スキャン装置２０８は、上述のＯＣＴ光学系１００の中のガルバノミラー１０５と同様に、ＳＬＯ測定光を被検眼の眼底に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向にスキャンするものであり、スキャン装置２０８により、ＳＬＯ測定光の照射位置を走査して眼底の正面画像データを取得できるようになっている。スキャン装置２０８は、ガルバノミラーに限定されるものではなく、レゾナントスキャナやポリゴンミラーを用いてもよいし、ガルバノミラーとポリゴンミラーを複合した構成としてもよい。２次元ＭＥＭＳミラーを利用してもよい。また、光検出器２０７は、例えば、アバランシェフォトダイオードや光電子増倍管などが採用される。
【００７９】
上述のように、眼底部をＸＹスキャンしてその反射光をＡＤＣ２１０でサンプリングし、演算部５００で信号処理することにより、被検眼Ｅの眼底の正面画像が取得できる。
【００８０】
さて、ミラー２０４で反射光を偏光ビームスプリッタによって回避してもかまわないとしたように、ＳＬＯにおいても反射光の回避は重要な課題である。特に、対物レンズ１０９にはＯＣＴ測定光とＳＬＯ測定光の両方の波長に応じてレンズに反射防止コートなどの反射率低減手段が施されることが望ましい。
【実施例３】
【００８１】
この実施例においてはマルチモード波長掃引光源をもちいた前眼部計測について述べる。本発明の実施例３に係るＯＣＴについて説明するが、ここでは、実施例１と異なる点についてのみ述べ、共通する点については説明を省略する。
【００８２】
図５（ａ）はこの実施例の光干渉断層計１の光学系の詳細を説明した図である。尚、本実施例では被検物を人の眼（眼球）とし、取得する断層画像を角膜・前房部・瞳孔・水晶体を含む前眼部としている。本発明に係る方法はこれに限定されるものではなく、より限定的に隅角周辺のみ、水晶体のみを計測してもよい。またこの光学系は生体の他の部位、例えば皮膚表面でも同様に応用可能である。
【００８３】
ＯＣＴ測定光としては網膜ＯＣＴと同様の波長のほか１２５０〜１３７０ｎｍの光も利用可能である。
【００８４】
ここで、この実施例における所定の作動距離Ｗ＝７１ｍｍ、被検眼の関心領域は前眼部であるからＵ＝０ｍｍ、関心範囲Ｓ＝１６ｍｍを適用する。これらはいずれも光学距離である。前眼部の深さ領域の個人差はこの関心範囲Ｓでカバーできるものと考えた。
【００８５】
マルチモード波長掃引光源内には発振用のキャビティが光学素子の表面の対に相当し、なおかつその光学素子の表面の対の距離にともなう反射光が発振増強され、干渉光に影響を及ぼす。予備計測の結果、Ｘ＝９０ｍｍ周期で光干渉信号を観測した。なお、これ以外に光学素子の表面の対は測定光路または参照光路に存在するが、Ｗ＋Ｕ+Ｓ＝８６ｍｍよりも大きく９０ｍｍ以下のものは存在しなかった。
【００８６】
上記の条件において、発生する断層像は図５（ａ）のように模式的に示される。対物レンズ１０９の被検物側の面の反射信号が、被検物表面から作動距離Ｗだけ浅い距離に現れる。また、被検物表面は、被検物の関心領域でもあるのでこの場合はアーチファクトではないが、被検物表面と対物レンズの多重反射は考慮すべきである。しかしながら、光源内部で発生した多重反射により発振した光は距離２Ｘを経ているため、対物レンズ１０９の反射信号が、距離Ｘだけ長い位置に現れる。この場合にはこの反射が被検物に近接する位置に出現するため、これを重視して取り扱う必要がある。
【００８７】
このようなアーチファクトの発生は、測定光路または参照光路内の距離Ｘをもつ光学素子の表面の対が存在すれば同様に多重反射信号が発生する。たとえばマルチモード波長掃引光源でなくとも、図５（ａ）の対物レンズ１０９とレンズ１０６の間の距離が仮に距離Ｘであったならば同様の問題が発生する。
【００８８】
図５（ｂ）はさまざまなＺの値に対して描画範囲として操作者が得られる断層像を、仮想的に描画範囲外の状況も含めて図示している。本実施例の場合には、一定の作動距離Ｗをもち、かつ、Ｕ＝０であることから、光路長調整範囲とＺの値の変化については完全な対応関係がある。
【００８９】
図５（ｂ）ではＺ＝０において、光路長調整を行い、Ｚが深くなるにつれて、関心領域は描画領域の深い位置に移動する。それに伴い、鏡像の被検物の表面の反射信号や対物レンズの反射信号が浅い位置に移動する。対物レンズの反射信号がこの場合、（Ｗ＋Ｕ−Ｓ）／２＝２７．５ｍｍ移動させるまではこの関心領域に反射信号は到達せず、よってＺ＝０〜２７．５ｍｍにて深さ位置を自由に決めることができる。一方、光路長調整を行い、Ｚが浅くなると、関心領域の鏡像が深い位置に移動して、Ｚ＝−（Ｘ−Ｗ−Ｕ）／２＝−９．５ｍｍまではいかなるＵであってもこの関心領域に反射信号は到達しない。
【００９０】
以上より、アーチファクトが重ならない範囲としてはＺ＝−９．５〜２７．５ｍｍの範囲である。しかし実施例１でも示したように、実質的にはＺ＝０〜−１６ｍｍの範囲では関心領域が折り返されたような断層像となるため、Ｚ＝０〜２７．５ｍｍの範囲で深さ位置を自由に決めることができる。
【００９１】
一方で、さらに光路長調整によってＺを浅くしていくと、Ｚ＝−（Ｘ−Ｗ−Ｕ＋Ｓ）／２＝−１７．５ｍｍにおいて、アーチファクトが重ならない範囲を得る。これよりもＺが浅い範囲では、少なくとも対物レンズの反射信号および光源のキャビティに由来する距離Ｘだけずれた対物レンズの反射信号については回避可能である。
【００９２】
Ｚ＝−１７．５ｍｍにおいては、断層像は鏡像ではあるが、Ｓ＝１６ｍｍであるからゼロ距離付近で断層像を計測するのに描画範囲との適合がよい条件で、関心領域をアーチファクトの重なりなしに得ることが可能である。
【００９３】
上記を一般的な条件で考慮すると、図５（ｂ）に示した範囲は以下の条件式に対応する。
［ａ２］  −（Ｗ−Ｓ）  ＜  Ｕ−２Ｚ  ＜  Ｘ−Ｗ
［ｃ２］                    Ｕ−２Ｚ  ＞  Ｘ−Ｗ＋Ｓ
【００９４】
さらに図５（ｂ）に図示した範囲よりもさらに広い範囲のＺを考慮すると、上記以外にもＺ＞（Ｗ＋Ｕ）／２相当、すなわち
［ｂ１］                    Ｕ−２Ｚ  ＜  −Ｗ
の条件式が該当するが、これらのいずれかであれば、アーチファクトの重ならないようにできる。
【００９５】
さて、以上のようにＺが正の場合と負の場合とでいずれもアーチファクトの重ならない条件を設定できる。前眼部ではＵ＝０であるから、単に描画をするだけなら、光路長調整は必ずしも要しないように思われるが、特に本実施ではマルチモード波長掃引光源であることを考慮に入れて断層像の感度についても検討する必要がある。
【００９６】
マルチモード波長掃引光源では、コヒーレント長は描画範囲に対して十分でない可能性もある。Ｓ＝１６ｍｍ全体を描画するにはコヒーレント長としては３２ｍｍ以上必要であるが、マルチモード波長掃引光源としては比較的大きい値である。このような場合には、ゼロ距離から離れた深い位置で信号感度は低下する。そのため関心領域のうちでも特に浅い方の感度を重視したい場合や深い方の感度を重視したい場合とで、設定を切り替えることができるとより望ましい。
【００９７】
たとえば、前眼部のうち角膜の形状解析をする場合には角膜の面の感度が高いほうが望ましく、上記の範囲ではＺ＞０ｍｍの範囲をとるようにすることが望ましい。一方、被検物として深い位置にある水晶体の観察を重視する場合には、深い位置がよりゼロ点に近づくようＺ＜−１７．５ｍｍの範囲をとるようにすることが望ましい。後者は被検眼により適切な位置が異なるので、連続的に調整することは最小限必要であるものの、光路長調整を一部離散的に切り替えるように設定されると、より好ましい。
【００９８】
このような光路長調整方法を得るためには、測定光または参照光の光路に２種類の光学系を設けて切り替えられるような光学構成、たとえば特許文献１１のような構成をとってもよいし、また光学的には連続的に光路長を調整している場合でも、操作者が意識しないようにソフトウェアで距離を一定の範囲しかとれないように制御できるようにしてもよい。
【００９９】
なお、この実施例３においてはＵ＝０、すなわち明示的に被検物の表面がアーチファクトにならない場合を想定していた。しかし、たとえばＵが有限の値であり、なおかつ被検物の表面がアーチファクトと見なされる場合には、条件がやや異なる。たとえばこの実施例に沿うならば、水晶体のみを関心領域として見なす場合などが想定される。
【０１００】
この場合には、実施例１および図３（ｃ）で示したように被検物表面の反射を考慮したスキームを援用することができる。実施例１においては、被検物の後方に存在するアーチファクトとなる反射の距離が、被検物表面からＷ後方に離れた条件であった。実施例３の条件を考慮すれば、アーチファクトの位置はＸ−Ｗ後方に離れている。よって、後方の反射に関連した条件式を形式的に置き換えることができ、
［ａ３］            Ｓ  ＜  Ｕ−２Ｚ  ＜  Ｘ−Ｗ
［ｂ１］                    Ｕ−２Ｚ  ＜  −Ｗ
［ｃ２］                    Ｕ−２Ｚ  ＞  Ｘ−Ｗ＋Ｓ
［ｄ１］  −（Ｗ−Ｓ）  ＜  Ｕ−２Ｚ  ＜  ０
となる。
【符号の説明】
【０１０１】
１  …  本実施例の眼科装置、１００  …  ＯＣＴ光学系、１０１  …  光源、１０２  …  ファイバカプラ、１０５  …  ガルバノミラー、１０７  …  ダイクロイックミラー、１１２  …  プリズム、２００  …  ＳＬＯ光学系、２０１  …  ＳＬＯ光源、２０４  …  ビームスプリッタ、２０８  …  ＳＬＯスキャン装置、５００  …  演算部、Ｅ  …  被検眼
【図１】
2017142192.tif 000003
【図２】
2017142192.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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