(57)【要約】【課題】スウェプトソース光コヒーレンストモグラフィ（ＳＳ−ＯＣＴ）の位相安定化を好適に行う。【解決手段】シングルモードＯＣＴ及びマルチモードＯＣＴにおいて、既知の誘導された光遅延を有する参照信号が、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）インターフェログラムの位相安定化と、複数のＯＣＴインターフェログラムのサンプリング差の補正に用いられる。ＯＣＴシステムによりインターフェログラム信号に誘導されたサンプルクロック期間シフト又は測定時間シフトに参照信号を用いることができる。対応するＯＣＴインターフェログラム信号をこの測定に基づき補正することで、システムにより誘導されたシフトを除去することができる。【選択図】図１
2017198673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の参照信号を光学的に生成し、
対象物を画像化するよう構成された干渉計システムによって複数のインターフェログラム信号を生成し、ここで、前記複数のインターフェログラム信号のそれぞれは、前記複数の参照信号の１つを用いて同時に生成され、且つ、前記複数のインターフェログラム信号のそれぞれは、異なる光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）画像化モードにしたがって生成され、
前記複数の参照信号の少なくとも１つに予め決められた光遅延を誘導し、
少なくとも１つのアナログ−デジタル変換器によって前記複数のインターフェログラム信号と前記複数の参照信号とを検出し、
前記複数のインターフェログラム信号の少なくとも１つの位相を安定させ、
前記異なるＯＣＴ画像化モードの複数のインターフェログラム信号の間のサンプリング差を補正し、
前記参照信号に少なくとも部分的に基づいて、前記少なくとも１つのインターフェログラム信号の前記位相が安定され、又は、前記サンプリング差が補正される、
画像化方法。
【請求項２】
前記複数の参照信号が、部分的にのみサンプリング又は処理される、請求項１の方法。
【請求項３】
干渉計により、又は、前記インターフェログラム信号を生成する前記干渉計システムに設けられた反射鏡により、前記少なくとも１つの参照信号に前記光遅延が誘導される、請求項１の方法。
【請求項４】
対応するインターフェログラム信号にフーリエ変換を適用する前に、前記複数の参照信号の１つの相互相関、固定振幅クロッシング、又は位相検出を更に行う、請求項１の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの参照信号が、電気的に遅延され、又は、対応するインターフェログラム信号と合成される、請求項１の方法。
【請求項６】
更に、
前記複数の参照信号の少なくとも１つに基づいて、サンプル波長、波数、及び／又は、時間−波数再キャリブレーション情報を求め、
求められた前記サンプル波長、前記波数、及び／又は、前記時間−波数再キャリブレーション情報に基づいて、同じ光波長レンジを有する複数の前記インターフェログラム信号を処理する、
請求項１の方法。
【請求項７】
少なくとも２つのＯＣＴ画像化モードについて同じ参照信号遅延が用いられる、請求項１の方法。
【請求項８】
複数の参照信号を光学的に生成し、
対象物を画像化するよう構成された干渉計システムによって複数のインターフェログラム信号を生成し、ここで、前記複数のインターフェログラム信号のそれぞれは、前記複数の参照信号の１つを用いて同時に生成され、
前記複数の参照信号の少なくとも１つに予め決められた光遅延を誘導し、
データ収集ユニットに設けられた少なくとも１つのアナログ−デジタル変換器によって前記複数のインターフェログラム信号と前記複数の参照信号とを検出し、
前記複数のインターフェログラム信号の少なくとも１つの位相を安定させ、
前記複数のインターフェログラム信号の間のサンプリング差を補正し、
対応するインターフェログラム信号にフーリエ変換を適用する前に、前記参照信号の位相検出に少なくとも部分的に基づいて、前記少なくとも１つのインターフェログラム信号の位相が安定され、又は、前記サンプリング差が補正され、
光学的クロックを参照せずに前記複数のインターフェログラム信号及び／又は前記複数の参照信号が検出される、
画像化方法。
【請求項９】
前記複数の参照信号が、部分的にのみサンプリング又は処理される、請求項８の方法。
【請求項１０】
干渉計により、又は、前記インターフェログラム信号を生成する前記干渉計システムに設けられた反射鏡により、前記少なくとも１つの参照信号に前記光遅延が誘導される、請求項８の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの参照信号が、電気的に遅延され、又は、対応するインターフェログラム信号と合成される、請求項８の方法。
【請求項１２】
更に、
前記複数の参照信号の少なくとも１つに基づいて、サンプル波長、波数、及び／又は、時間−波数再キャリブレーション情報を求め、
求められた前記サンプル波長、前記波数、及び／又は、前記時間−波数再キャリブレーション情報に基づいて、同じ光波長レンジを有する複数の前記インターフェログラム信号を処理する、
請求項８の方法。
【請求項１３】
少なくとも２つのＯＣＴ画像化モードについて同じ参照信号遅延が用いられる、請求項８の方法。
【請求項１４】
複数の参照信号を光学的に生成し、
対象物を画像化するよう構成された干渉計システムによって複数のインターフェログラム信号を生成し、ここで、前記複数のインターフェログラム信号のそれぞれは、前記複数の参照信号の１つを用いて同時に生成され、
前記複数の参照信号の少なくとも１つに予め決められた光遅延を誘導し、
少なくとも１つのアナログ−デジタル変換器によって前記複数のインターフェログラム信号と前記複数の参照信号とを検出し、
前記複数のインターフェログラム信号の少なくとも１つの位相を安定させ、
前記複数のインターフェログラム信号の間のサンプリング差を補正し、
対応する参照信号又は対応する複数の参照信号に少なくとも部分的に基づいて、前記少なくとも１つのインターフェログラム信号の位相が安定され、又は、前記サンプリング差が補正され、
光学的クロックを参照して前記インターフェログラム信号及び／又は前記参照信号が検出される、
画像化方法。
【請求項１５】
前記複数の参照信号が、部分的にのみサンプリング又は処理される、請求項１４の方法。
【請求項１６】
干渉計により、又は、前記インターフェログラム信号を生成する前記干渉計システムに設けられた反射鏡により、前記少なくとも１つの参照信号に前記光遅延が誘導される、請求項１４の方法。
【請求項１７】
対応するインターフェログラム信号にフーリエ変換を適用する前に、前記複数の参照信号の１つの相互相関、固定振幅クロッシング、又は位相検出を更に行う、請求項１４の方法。
【請求項１８】
少なくとも１つの参照信号が、電気的に遅延され、又は、対応するインターフェログラム信号と合成される、請求項１４の方法。
【請求項１９】
更に、
前記複数の参照信号の少なくとも１つに基づいて、サンプル波長、波数、及び／又は、時間−波数再キャリブレーション情報を求め、
求められた前記サンプル波長、前記波数、及び／又は、前記時間−波数再キャリブレーション情報に基づいて、同じ光波長レンジを有する複数の前記インターフェログラム信号を処理する、
請求項１４の方法。
【請求項２０】
少なくとも２つのＯＣＴ画像化モードについて同じ参照信号遅延が用いられる、請求項１４の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、２０１６年４月２５日に出願された「参照信号キャリブレーションを用いたスウェプトソース光コヒーレンストモグラフィ（ＳＳ−ＯＣＴ）の位相安定化」と題する米国仮特許出願第６２／３２７，２３３号に基づく優先権を主張し、その全体が参照によって本願に援用される。
【背景技術】
【０００２】
位相不安定性は、スウェプトソース光コヒーレンストモグラフィ（ＳＳ−ＯＣＴ）システムに伴う共通の問題である。スウェプトソースＯＣＴの位相不安定性には多くの潜在的な要因があり、ＯＣＴシステム内の光源（例えば波長掃引レーザー）と電気的掃引トリガー（光源の各波長掃引期間の開始時を同期させるためのトリガー）との間の非同期と、アナログ−デジタル変換プロセスに内在するトリガーの不安定性とを含む。更に、Ａスキャントリガーが特定の波長に同期されていない場合、トリガー変動が生じる可能性がある。この場合、信号収集は、各Ａスキャンについて同じ波長で開始されない。光源が同じ光波長レンジを繰り返し掃引しない場合、光源の掃引変動が生じる可能性がある。これらの場合、収集された信号は、同じ抽出信号を有しない。クロックの非同期（例えば、ＳＳ−ＯＣＴシステムの光学的クロックとＡスキャントリガーと光源との間における非同期）は、Ａスキャントリガーに対するクロックの同期が完全でない場合に、抽出信号内にシフトを引き起こす。信号のシフトは、データ収集の不安定性やタイミング遅延に起因する可能性もある。
【０００３】
したがって、第２チャネルにより取得された参照信号又は画像信号に光学的に混合された参照信号を用いて位相安定化問題を解決するために、多くの既存のアプローチが試みられてきた。いくつかの方法では、ＯＣＴシステムに新たな要素を組み込み、或いは、光クロックを必要とする。或るアプローチには、組織の深さに対応するキャリブレーションミラーが含まれ、それにより当該深さに関連付けられたキャリブレーション信号が生成される。更に他の方法では、ファイバーブラッググレーティング又は気体セルを用いた波長シグネチャ信号が導入される。更に他の方法では、Ａスキャンを安定化するためにマッハ−ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）の相互に相関した補正位相が用いられる。更に他の方法では、負のキャンセル信号を生成するために位相差が考慮される。
【０００４】
それとは別に、画像化速度、画像化レンジ及び画像化解像度などの調整可能なＯＣＴ画像化パラメーターを有するＯＣＴシステムは、マルチモードＯＣＴと呼ばれる。感度、サンプリングレート及び光波長レンジなどのパラメーターは、それぞれ、画像化速度、画像化レンジ及び画像化解像度にも関連している。したがって、ＯＣＴシステムの性能を最大化するためには、これらパラメーターの間のトレードオフが存在する。例えば、サンプリングレートが固定されている場合、画像化速度（感度）又は画像化解像度（光波長レンジ）の低下は、画像化レンジを増大させる。このようなマルチモードＯＣＴにおいて、クロックは、所望の操作に応じてコントローラーにより選択可能な、異なる特性を持つ２つの異なるＭＺＩを含む光クロックであってよい。それにより、マルチモードシステムの異なるモードで得られた画像は、Ａスキャン間のサンプリング差を提示することも可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、シングルモードＯＣＴ及びマルチモードＯＣＴにおいて、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）インターフェログラムの位相安定化のための、そして、ＯＣＴインターフェログラムにおけるサンプリング差を補正するための既知の誘導された光遅延を有する参照信号の使用に関する。既知の遅延を含めることにより、ＯＣＴシステムによるインターフェログラム信号に誘導される時間シフト又はサンプルクロック期間シフトを測定するために参照信号を用いることができる。そして、対応するＯＣＴインターフェログラム信号をこの測定に基づき補正することで、システムにより誘導されたシフトを除去することができる。
【０００６】
１つの例によれば、画像化方法は、複数の参照信号を光学的に生成し、対象物を画像化するよう構成された干渉計システムによって複数のインターフェログラム信号を生成し、ここで、前記複数のインターフェログラム信号のそれぞれは、前記複数の参照信号の１つを用いて同時に生成され、且つ、前記複数のインターフェログラム信号のそれぞれは、異なる光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）画像化モードにしたがって生成され、前記複数の参照信号の少なくとも１つに予め決められた光遅延を誘導し、少なくとも１つのアナログ−デジタル変換器によって前記複数のインターフェログラム信号と前記複数の参照信号とを検出し、前記複数のインターフェログラム信号の少なくとも１つの位相を安定させ、前記異なるＯＣＴ画像化モードの複数のインターフェログラム信号の間のサンプリング差を補正し、前記参照信号に少なくとも部分的に基づいて、前記少なくとも１つのインターフェログラム信号の前記位相が安定され、又は、前記サンプリング差が補正される。
【０００７】
上記の例の様々な実施形態によれば、以下の少なくともいずれかを適用できる。前記複数の参照信号が、部分的にのみサンプリング又は処理される。干渉計により、又は、前記インターフェログラム信号を生成する前記干渉計システムに設けられた反射鏡により、前記少なくとも１つの参照信号に前記光遅延が誘導される。対応するインターフェログラム信号にフーリエ変換を適用する前に、前記複数の参照信号の１つの相互相関、固定振幅クロッシング、又は位相検出を更に行う。少なくとも１つの参照信号が、電気的に遅延され、又は、対応するインターフェログラム信号と合成される。更に、前記複数の参照信号の少なくとも１つに基づいて、サンプル波長、波数、及び／又は、時間−波数再キャリブレーション情報を求め、求められた前記サンプル波長、前記波数、及び／又は、前記時間−波数再キャリブレーション情報に基づいて、同じ光波長レンジを有する複数の前記インターフェログラム信号を処理する。少なくとも２つのＯＣＴ画像化モードについて同じ参照信号遅延が用いられる。
【０００８】
他の例によれば、画像化方法は、複数の参照信号を光学的に生成し、対象物を画像化するよう構成された干渉計システムによって複数のインターフェログラム信号を生成し、ここで、前記複数のインターフェログラム信号のそれぞれは、前記複数の参照信号の１つを用いて同時に生成され、前記複数の参照信号の少なくとも１つに予め決められた光遅延を誘導し、データ収集ユニットに設けられた少なくとも１つのアナログ−デジタル変換器によって前記複数のインターフェログラム信号と前記複数の参照信号とを検出し、前記複数のインターフェログラム信号の少なくとも１つの位相を安定させ、前記複数のインターフェログラム信号の間のサンプリング差を補正し、対応するインターフェログラム信号にフーリエ変換を適用する前に、前記参照信号の位相検出に少なくとも部分的に基づいて、前記少なくとも１つのインターフェログラム信号の位相が安定され、又は、前記サンプリング差が補正される。
【０００９】
上記の例の様々な実施形態によれば、以下の少なくともいずれかを適用できる。光学的クロックを参照せずに前記複数のインターフェログラム信号及び／又は前記複数の参照信号が検出される。光学的クロックを参照して前記複数のインターフェログラム信号及び／又は前記複数の参照信号が検出される。前記複数の参照信号が、部分的にのみサンプリング又は処理される。干渉計により、又は、前記インターフェログラム信号を生成する前記干渉計システムに設けられた反射鏡により、前記少なくとも１つの参照信号に前記光遅延が誘導される。少なくとも１つの参照信号が、電気的に遅延され、又は、対応するインターフェログラム信号と合成される。更に、前記複数の参照信号の少なくとも１つに基づいて、サンプル波長、波数、及び／又は、時間−波数再キャリブレーション情報を求め、求められた前記サンプル波長、前記波数、及び／又は、前記時間−波数再キャリブレーション情報に基づいて、同じ光波長レンジを有する複数の前記インターフェログラム信号を処理する。少なくとも２つのＯＣＴ画像化モードについて同じ参照信号遅延が用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ここに説明されるＯＣＴシステムの例を示す。
【００１１】
【図２】独立的なｋクロックを有するＯＣＴシステムの例を示す。
【００１２】
【図３】参照信号に依存するｋクロックを有するＯＣＴシステムの例を示す。
【００１３】
【図４】ＯＣＴ干渉計サブシステムと光学的に統合された参照信号サブシステムを有するＯＣＴシステムの例を示す。
【００１４】
【図５】複数の光源モードのための複数のマッハ−ツェンダー干渉計を有するＯＣＴシステムの例を示す。
【００１５】
【図６】複数の光源モードのための単一のマッハ−ツェンダー干渉計を有するＯＣＴシステムの例を示す。
【００１６】
【図７】参照信号とＯＣＴインターフェログラム信号とを合成する合成回路を有するＯＣＴシステムの例を示す。
【００１７】
【図８】ここに説明される方法の例を示す。
【００１８】
【図９】本開示による位相安定化の結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ＯＣＴシステムの位相を安定化することにより、ドップラー法、パワードップラー法、位相分散法、光学的微細血管造影法（ＯＭＡＧ）、及び偏光感受型ＯＣＴのような、位相感受型の測定や画像化が可能となる。また、位相安定化は、ＯＣＴ信号処理における背景差分を通じて固定パターンノイズの除去を可能にする。本開示は、上記した従来の方法の制限の克服とともに、（マルチモードＳＳ−ＯＣＴシステムを含む）ＯＣＴシステムの上記した位相ジッターの問題への対処を可能とする方法及び装置に関連する。
【００２０】
上記に係るシステム及び方法が以下に説明される。簡単に言うと、本開示は、ＯＣＴインターフェログラム信号の位相を補正するための方法及びシステムに関する。本方法は、画像化深度に対応する既知の光遅延を有する参照信号と、対応するＯＣＴインターフェログラム信号とを同時に生成する。更に、既知の光遅延を有する参照信号と、対応するＯＣＴインターフェログラム信号とを解析し、互いに及び既知の誘導遅延と比較することで、システムによって固有に誘導された不安定性と実際の遅延とを求めることができる。既知の遅延と検出された遅延との差は、ＯＣＴシステムによりインターフェログラム信号に誘導されたサンプルクロック期間シフト又は実際の位相シフトを示す。ＯＣＴインターフェログラム信号を補正することで、システムにより誘導された当該シフトを除去することができる。
【００２１】
上記を実施するために使用されるシステムの例を以下に説明する。図１に示す例示的なＯＣＴシステム１００は、光源１０２と、参照信号サブシステム１０４と、ＯＣＴ干渉計サブシステム１０６と、データ収集ユニット１０８とを含む。データ収集ユニット１０８は、例えば、アナログ−デジタル変換器を含み、信号処理のためのコンピューター又は他のプロセッサーに接続されている。光源１０２は、波長可変光源、マルチモード光源、又は類似のレーザー光源であってよく、参照信号サブシステム１０４とＯＣＴ干渉計サブシステム１０６とに光入力を提供する。
【００２２】
参照信号サブシステム１０４及びＯＣＴ干渉計サブシステム１０６は、光学系である。各サブシステム１０４、１０６は、バランス検出器等の光検出器を含む（或いは、共通の光検出器が用いられる）。詳細については後述するが、参照信号サブシステム１０４は、既知の遅延を有する参照信号を生成する。ＯＣＴ干渉計サブシステム１０６は、画像化される対象物のＯＣＴインターフェログラム信号を生成する。光検出器の出力は、その光検出器により検出されたそれぞれのシステムの光信号に対応する電気信号である。この電気信号は、アナログ−デジタル変換器を含むデータ収集ユニット１０８に入力される。データ収集ユニット１０８は、アナログ−デジタル変換の前又は後に、この電気信号を処理することができ、更なる処理のための後段のプロセッサー（図示せず）にアナログ−デジタル変換器による出力を提供することができる。幾つかの例においては、クロック１１０が、データ収集ユニット１０８への入力となる信号を出力する。このクロック信号は、アナログ−デジタル変換のためのクロックとして、又は、データ収集ユニット１０８の他の処理のために使用される。他の実施形態において、クロックは、データ収集ユニット１０８及び固定周波数のアナログ−デジタル変換器の内部であってよく、例えばマルチモード光源の一部であってよい。このような例においては、各光源動作モードのための外部ｋクロック（光源から出力される光の波数に基づいて光学的クロック信号を生成する）の代わりに、又はそれに加えて、当該内部クロックを設けることができる。非光学的クロックと光学的クロックの双方をシステムが有する場合、マルチモードの位相安定化のために同じ参照信号構成を用いることができる。ここで、これらモードは、非光学的に又は光学的にクロッキングされる。
【００２３】
図２〜図７は、このＯＣＴシステムの例を更に詳細に示している。図２に示す例において、参照信号サブシステム２０４は、光学的な参照信号を生成する。この光学的な参照信号は、バランス検出器２１０により検出され、電気信号としてデータ収集ユニット２０８に出力される。参照信号サブシステム２０４は、マッハ−ツェンダー干渉計として示されているが、マイケルソン干渉計、ファブリ−ペロー干渉計、ＯＣＴ干渉計内の反射鏡（例えば、後述の図４を参照）、又はその類似のものを、参照信号を生成するために用いてもよい。ＯＣＴ干渉計サブシステムは、ＯＣＴインターフェログラム信号を生成する。このＯＣＴインターフェログラム信号もまた、電気信号として、バランス検出器２１２からデータ収集ユニット２０８に出力される。図２に示すように、クロックは外部ｋクロック２１４である。外部ｋクロック２１４は、参照信号サブシステム２０４とは独立にクロック信号を生成する。本例では、データ収集ユニット２０８は、３つの入力チャネルにて入力を受け付ける：１）光学的な参照信号に対応する電気信号；２）光学的な干渉計信号に対応する電気信号；３）クロック信号。
【００２４】
図３〜図７に示す例は、図２に示す例と実質的に類似しており、よって、共通の要素については説明を省略する。図３のＯＣＴシステム３００は、外部ｋクロック３１４を有する。外部ｋクロック３１４は、参照信号サブシステム３０４のバランス検出器３１０からの出力を、入力として受信する。このように、参照信号サブシステム３０４により生成された参照信号に基づいて、逓倍（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｄ）クロック信号を生成する。この信号は、データ収集ユニット３０８に供給される。
【００２５】
更に、参照信号サブシステムの実施形態について、ＯＣＴ干渉計サブシステム４０６に光学的に統合された参照信号サブシステム４０４を有する例示的なＯＣＴシステム４００を図４に示す。本例において、参照信号サブシステム４０４は、ＯＣＴ干渉計内の反射鏡として具体化される。同図から分かるように、光源４０２からの出力は、従来のＯＣＴ干渉計と同様に、画像化アームと参照アームとに分割される。しかし、光源４０２からの出力は、参照信号サブシステム４０４として作用する第２参照アームに更に分割される。参照信号サブシステム４０４の反射鏡からの反射光は、参照アームからの反射光及び画像化アームからの反射光と重ね合わされ、ＯＣＴ干渉計サブシステム４０６のバランス検出器４１２により検出される。ＯＣＴインターフェログラム成分及び参照信号成分を含む電気信号が、単一のチャネルへの入力として、バランス検出器４１２からデータ収集ユニット４０８に出力される。一方、他の実施形態においては、ＯＣＴ干渉計サブシステム４０６のバランス検出器４１２ではなく、参照信号サブシステム４０４に固有のバランス検出器に、参照信号サブシステム４０４内の反射鏡により反射された光を提供してもよい。
【００２６】
幾つかの例において、マルチモードＯＣＴシステムの異なるＳＳ−ＯＣＴ動作モードの参照信号を生成するために、参照信号サブシステムを用いることができる。例えば、図５に示すＯＣＴシステム５００は、２つのマッハ−ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）を含む参照信号サブシステム５０４を有する。これらマッハ−ツェンダー干渉計のそれぞれは、ＯＣＴシステム５００の異なる動作モードのために構成され、固有のバランス検出器５１０を含む。これらバランス検出器５１０の出力は、スイッチ５１６に供給される。スイッチ５１６は、現在のモードに対応する参照信号を選択し、選択された参照信号をデータ収集ユニット５０８に供給する。
【００２７】
言うまでもなく、マルチモードシステムにおける参照信号サブシステムの実装は、図５に示す複数のＭＺＩに限定されない。他の干渉計を利用した実施形態を採用することや、ＯＣＴ干渉計内における他の反射鏡を用いることも可能である。また、実施形態は、マルチモードシステムにおけるモードの数に応じて、２以上の個数のＭＺＩを含んでいてよい。幾つかの実施形態においては、モードごとに特有の参照信号（例えば、固有のＭＺＩから）が生成される。他の実施形態においては、図６に例示するように、参照信号サブシステム６０４内の単一の参照信号（単一のＭＺＩにより生成される）を、複数のモードに使用してもよい。
【００２８】
図７に例示するＯＣＴシステム７００は、合成回路７１８を含む。合成回路７１８は、参照信号サブシステム７０４からの電気的出力と、ＯＣＴ干渉計サブシステム７０６からの電気的出力とを受信する。合成回路は、参照信号とＯＣＴ信号とを合成して、データ収集ユニット７０８に提供される単一の出力を生成する。単一チャネルのデータ収集ユニットを用いてこの合成出力を検出することができる。
【００２９】
本開示の参照信号サブシステムは、ｋ空間（ここで、ｋ＝波数∝１／波長）に対する時間のキャリブレーションとともに、同期データのサブサンプル及びサンプルシフトを補正することも可能である。よって、マルチモードの位相安定化に参照信号を用いることができ、この参照信号から時間−波数キャリブレーションを生成することができる。求められたサンプル波長、波数、及び／又は、このキャリブレーションの時間−波数再キャリブレーション情報に基づいて、同じ光波長レンジで各信号が処理又はサンプリングされるように、これらキャリブレーションを用いることが可能である。複数のファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧ）又は気体セルにより提供されるような複数の波長標識を用いて又はそれを用いずに、このような参照信号を生成することができる。複数の波長標識をシグネチャ信号（例えば、トリガー信号）として別々に検出することや、別々に取得することや、他の信号に混合することが可能である。このように、幾つかの実施形態は、参照信号サブシステムの光路に複数のＦＢＧ又は気体セルを含んでいてよい。更に他の実施形態は、付加的な参照信号又はシグネチャ信号を含んでもよい。
【００３０】
本開示のシステムは、シングルモード又はマルチモードＯＣＴへの応用及び双方への応用が可能であり、例えば、ｋクロックの取得、固定的な時間−波数キャリブレーション、線形化された時間−波数関係、及び／又は、例えばＦＢＧ又は気体セルにより生成されるシグネチャ信号又は波長トリガーのような光源トリガー及び／又は光学的トリガーで実施することが可能である。これら実施形態及び複数の実施形態の組み合わせのそれぞれにおいて、上記した位相安定化方法を適用することができる。
【００３１】
図８は、例えば上記の参照信号サブシステム及びＯＣＴシステムにより生成された参照信号に基づいてＯＣＴインターフェログラム信号を補正するための位相シフト検出に用いるための方法の例を示す。本方法によれば、まず、画像化深度に対応する予め設定された既知の光遅延を有する参照信号が生成される（８００）。この信号及び遅延は、上記したような参照信号サブシステムによって生成される。例えば、マッハ−ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）、マイケルソン干渉計、ファブリ−ペロー干渉計、ＯＣＴインターフェログラム信号を生成するＯＣＴ干渉計内の反射鏡などのような干渉計によって、参照信号が生成される。参照信号が光検出器により検出されて電気信号に変換された後、任意的に、この参照信号に時間遅延が電気的に引き起こされる（８１０）。例えば、既知の個数のサンプル分だけ、参照信号がシフトされる。ここで、サンプル数のシフトは、所望の時間遅延の結果及びサンプリングレートに対応する。参照信号に生成されたこれら光学的及び時間的遅延は、ＯＣＴシステムの設計において予め決定したり又は他の既知の手法で決定したりすることができ、当該システム（例えば、ｋクロック、光源、データ収集ユニット）により固有的に誘導される任意の遅延及び位相シフトから分離される。
【００３２】
同時に、対応するＯＣＴインターフェログラム信号（例えば、物体の画像化による）が生成される。このＯＣＴインターフェログラム信号は、上記したようなＯＣＴ干渉計サブシステムによって生成することができる。参照信号とＯＣＴインターフェログラム信号との同時生成は、これら信号が完全に同時に生成されることを厳密に要求するものではなく、参照信号とＯＣＴインターフェログラム信号との同時生成が、インターフェログラム信号に対する補正として参照信号の解析を適用できるように、同じ誘導された固有のシステムの不安定性を有する信号を与えるものであればよい。換言すると、システムの不安定性が時間の関数である場合には、参照信号及びＯＣＴインターフェログラム信号は、双方の信号に類似の不安定性を誘導するようにほぼ同時に生成されるであろう。しかし、この不安定性に対する時間の影響が強くない場合、参照信号とＯＣＴインターフェログラム信号が同時に生成される必要はない。実際、幾つかの実施形態によれば、複数のＯＣＴインターフェログラム信号に対して同じ参照信号が用いられる。更に、参照信号とＯＣＴインターフェログラム信号を同時に生成することにより、これらが光検出器によって検出された後に、参照信号をＯＣＴインターフェログラム信号と電気的に合成して遅延させてもよい。この組み合わせのためのシステムの例は、図７に示されている。
【００３３】
次に、（例えば、データ収集ユニット内のアナログ−デジタル変換器により）電気的な参照信号が検出され、（通常の画像化の一部として）対応する電気的ＯＣＴインターフェログラム信号が検出される（８０２）。このように、検出された参照信号それぞれは、同時に生成され検出された対応するＯＣＴインターフェログラム信号を有する。続いて、参照信号の位相及びサンプリングシフトが計算される（８０４、８０６）。そして、フーリエ変換を実行する前に、計算されたサンプリングシフトが、検出されたＯＣＴインターフェログラム信号から除去される（８０８）。
【００３４】
ナイキスト画像化深度ｚＮｙは、ＯＣＴシステムの光源動作モードに応じて固定されるので、参照信号の光遅延は、動作モードごとに曖昧性を除去するために選択される。換言すると、ＯＣＴ干渉計の画像化深度の範囲内又はそれ未満になるように遅延が選択される。以下、外部的光学的にクロッキングされたＯＣＴシステム及び内部的又は固定周波数で非光学的にクロッキングされたＯＣＴシステムについて参照信号の位相及びサンプリングシフトを計算するための例を説明する。
【００３５】
光学的にクロッキングされるシステム（例えば、データ収集ユニットのアナログ−デジタル変換器の外部にｋクロックを有する）について、ＯＣＴシステムにより検出される干渉信号は、次のように表される。Ｓ（ｋ＝２π／λ）〜Ｐｚ（ｋ）ｃｏｓ（２ｋｚ＋Φｚ）。ここで、Ｓ（ｋ）は波数ｋにおける検出された光パワー信号であり、Ｐｚ（ｋ）は位置ｚにおける信号の反射パワーであり、Φｚはこの反射の位相である。ＳＳ−ＯＣＴの同調（同期）及び変動は、ΔΦｚ＝ｎπ（ｚ／ｚＮｙ）＋Δεにしたがって位相シフトを誘導する。ここで、ｎはサンプルクロック期間の個数であり、ｚＮｙはナイキスト制限画像化深度であり、Δεはトリガー信号とサンプリングクロックとの差に起因する残余遅延である。
【００３６】
検出された参照信号について、検出可能な位相シフトΔΦｚの最大値は±πであり、検出可能な位相シフトΔΦｚの最小値は、位相ノイズの標準偏差σΔΦｍｉｎ＝√［（１／２）（１／ＳＮＲｚ）］に関連する。ここで、ＳＮＲｚ＝ηＰｚ／ｈνｆＡ＝ρＰｚΔｔ／ｅである。ｆＡは掃引繰り返しレートであり、ηは検出器の感度であり、ｈνは単一光子エネルギーであり、Δｔは掃引期間であり、ρは検出器の応答性であり、ｅは電荷量である。ゆえに、適当な光遅延は、σΔΦｍｉｎ＜｜ΔΦｚ｜＜πとなるように、位置／深さｚにおいて決定される。ΔΦｚを得るためには、部分的な参照信号のみが必要である。したがって、掃引レンジの全体にわたって参照信号をサンプリング又は処理する必要はなく、本開示の幾つかの実施形態は、部分的にのみサンプリングされた参照信号又は部分的にのみ処理された参照信号を利用することができる。
【００３７】
典型的には、光学的にクロッキングされたシナリオにおけるサンプルクロックの不一致及び非整数次波長可変光源に起因する位相変動は発生しないので、関係ΔΦｚ＝ｎπ（ｚ／ｚＮｙ）にしたがって参照信号及び対応するインターフェログラム信号の双方に対しシステムによって誘導されるサンプルクロック期間シフトの個数ｎを計算するために、検出された参照信号のΔΦｚを用いることができる。ここで、ここで、ｎはサンプルクロック期間の個数であり、ｚＮｙはナイキスト制限画像化深度である。
【００３８】
参照信号について位相シフト及びサンプルクロック期間シフトが決定されると、対応するＯＣＴインターフェログラム信号から等しいシフトが差し引かれ、それにより、システムに誘導された位相シフトが除去される。インターフェログラム信号にフーリエ変換を実行する前に、この位相シフト補正を適用することができる。
【００３９】
サンプルクロック期間シフトの数に加えてサンプリング不安定性が存在する場合、時間−波数再キャリブレーションを設定するために、検出された位相シフトΔΦｚを利用して、ＯＣＴインターフェログラム信号の再サンプリングを行うことができる。同じ光波長レンジで全てのＯＣＴインターフェログラム信号を処理するように、このような時間−波数再キャリブレーションを用いることができる。
【００４０】
非光学的にクロッキングされたＯＣＴシステム（例えば、データ収集ユニットのアナログ−デジタル変換器の内部に固定周波数クロックを有する）については、サンプルシフトｎを計算するのではなく、同じ光波長レンジで全ての干渉信号を処理するように、時間−波数再キャリブレーションを設定するための参照として位相シフトΔΦｚを直接に利用することができる。フーリエ変換を行う前に、複数の参照信号における参照信号の相互相関、固定振幅クロッシング、又は参照信号位相検出を行うことにより、位相安定化を達成することができる。ＦＢＧ又はシグネチャ信号を単独で使用することは、時間−波数再キャリブレーションの連続位相を提供せず、電気的なＦＢＧトリガーを有することは、サブサンプルの曖昧性（例えば、光源クロックとアナログーデジタル変換器クロックとの間の非同期性に起因する）を依然として生じるであろう。よって、そのような要素だけでは、位相安定化には不十分であろう。しかし、計算又は制限サンプルシフトを補助するために、これら要素を、依然として、付加的に、ここに説明されるＯＣＴシステムに含めることができる。フーリエ変換の前に位相安定化が行われるので、異なる複数の光波長レンジを検出する必要はなく、情報を実質的に除外する必要はなく、結果として得られたＯＣＴ画像に位相サブトラクションを行う必要もない。
【００４１】
マルチモードイメージングの場合、モードごとに適当な位相の参照を算出することができる（つまり、ΔΦｚ＝ｎπ（ｚ／ｚＮｙ）＋Δε）。参照信号についての光遅延に対応する最小深さｚは、そのＯＣＴ信号帯域幅によって定義される。この信号は、干渉信号の低周波ＤＣ成分と重なるべきではない。ｚＮｙが増加すると、ΔΦｚが減少してσΔΦｍｉｎにより近づく。ｚＮｙが減少すると、ΔΦｚは±πに近づく。したがって、ｎ及びΔεを決定するシステムの同期及び変動にしたがって適当なｚを選択することが望ましい。
【００４２】
様々な実施形態において、マルチモードイメージングにおける１以上のＯＣＴ画像化モードに対して、同じ参照信号の構成（同じ深度ｚの光遅延で生成される参照信号）を適用することができる。しかしながら、マルチモードシステムの個々のモードについて固有の参照信号を生成する構成を採用することも可能である。異なる画像化モードの複数のＯＣＴインターフェログラム信号におけるサンプリング差を補正するために、決定された位相シフトΔΦｚを利用することができる。すなわち、例えば、対応するＯＣＴインターフェログラムから、決定されたサンプルクロック期間シフトを差し引くことによる。
【００４３】
図９は、上記した方法及びシステムにしたがう、位相安定化の前及び後における、部分的にサンプリングされた参照信号システム又は部分的に処理された参照信号システムからの参照信号及びＯＣＴインターフェログラム信号の例を示す。同図から分かるように、上記した位相安定化技術を適用する前には、３つの参照信号及びＯＣＴインターフェログラム信号の位相は一致していない。位相安定化を行うと、参照信号及びＯＣＴインターフェログラム信号は、それぞれが互いに重なって位相が一致している。
【００４４】
ここに説明された様々な実施形態は、ＯＣＴシステムから得られる画像を参照でき、より具体的には、眼の画像データを参照できる。しかしながら、例えば超音波のように、眼以外の対象に関する他の画像データを得るための、他のタイプのイメージング装置を用いて取得された画像データに対し、本開示に係る技術及び処理を同様に適用してもよい。
【００４５】
また、プロセッサーによりハードウェア及び／又はソフトウェアを介して自動的に上記の態様、実施形態、及び例を実施するようにしてもよい。ここに使用される「プロセッサー」は、任意個数の電気部品（例えば、抵抗器、トランジスター、コンデンサー、インダクターなどを含む）を含む任意の電気回路（又は、その部分）を指す。この回路は、例えば、集積回路、集積回路のセット、マイクロコントローラー、マイクロプロセッサー、プリント回路基板（ＰＣＢ）等に設けられたディスクリート電子部品の集まりを含む、任意の形態の回路であってよい。プロセッサーは、ランダムアクセスメモリー、フラッシュメモリー、デジタルハードディスクなどの或る形態のメモリ（揮発性又は不揮発性）に格納された命令を実行可能であってよい。プロセッサーは、スタンドアローンでも、画像データの処理以外の動作のために使用されるコンピューターの部分であってもよい。なお、以上の説明は非限定的であり、以上に説明した例は、想起される多くの適用可能なプロセッサーのうちのほんの幾つかに過ぎない。
【図１】
2017198673.tif 000003
【図２】
2017198673.tif 000004
【図３】
2017198673.tif 000005
【図４】
2017198673.tif 000006
【図５】
2017198673.tif 000007
【図６】
2017198673.tif 000008
【図７】
2017198673.tif 000009
【図８】
2017198673.tif 000010
【図９】
2017198673.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月22日(2017.6.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の参照信号を光学的に生成し、
対象物を画像化するよう構成された干渉計システムによって複数のインターフェログラム信号を生成し、ここで、前記複数のインターフェログラム信号のそれぞれは、前記複数の参照信号の１つを用いて同時に生成され、
前記複数の参照信号の少なくとも１つに予め決められた光遅延を誘導し、
少なくとも１つのアナログ−デジタル変換器によって前記複数のインターフェログラム信号と前記複数の参照信号とを検出し、
前記複数のインターフェログラム信号の少なくとも１つの位相を安定させ、
前記複数のインターフェログラム信号の間のサンプリング差を補正し、
対応する参照信号又は対応する複数の参照信号に少なくとも部分的に基づいて、前記少なくとも１つのインターフェログラム信号の位相が安定され、又は、前記サンプリング差が補正される、
画像化方法。
【請求項２】
前記複数のインターフェログラム信号は、異なる光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）画像化モードにしたがって生成され、且つ、前記サンプリング差を補正するステップは、異なる複数のＯＣＴ画像化モードの複数のインターフェログラム信号の間のサンプリング差を補正することを含む、請求項１の方法。
【請求項３】
前記複数の参照信号が、部分的にのみサンプリング又は処理される、請求項１又は２の方法。
【請求項４】
干渉計により、又は、前記インターフェログラム信号を生成する前記干渉計システムに設けられた反射鏡により、前記少なくとも１つの参照信号に前記光遅延が誘導される、請求項１〜３のいずれかの方法。
【請求項５】
対応するインターフェログラム信号にフーリエ変換を適用する前に、前記複数の参照信号の１つの相互相関、固定振幅クロッシング、又は位相検出を更に行う、請求項１〜４のいずれかの方法。
【請求項６】
少なくとも１つの参照信号が、電気的に遅延され、又は、対応するインターフェログラム信号と合成される、請求項１〜５のいずれかの方法。
【請求項７】
更に、
前記複数の参照信号の少なくとも１つに基づいて、サンプル波長、波数、及び／又は、時間−波数再キャリブレーション情報を求め、
求められた前記サンプル波長、前記波数、及び／又は、前記時間−波数再キャリブレーション情報に基づいて、同じ光波長レンジを有する複数の前記インターフェログラム信号を処理する、
請求項１〜６のいずれかの方法。
【請求項８】
少なくとも２つのＯＣＴ画像化モードについて同じ参照信号遅延が用いられる、請求項１〜７のいずれかの方法。
【請求項９】
光学的クロックを参照して前記インターフェログラム信号及び／又は前記参照信号が検出される、請求項１〜８のいずれかの方法。
【請求項１０】
前記位相を安定させるステップ又は前記サンプリング差を補正するステップは、対応するインターフェログラム信号にフーリエ変換を適用する前に実行される、請求項１〜９のいずれかの方法。
【請求項１１】
前記インターフェログラム信号及び／又は前記参照信号は、光学的クロックを参照せずに検出され、且つ、前記位相を安定させるステップ又は前記サンプリング差を補正するステップは、対応するインターフェログラム信号にフーリエ変換を適用する前に実行される、請求項１〜８のいずれかの方法。
【外国語明細書】
2017198673000001.pdf