JP2017211192A - 撮像装置及び撮像装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有用な干渉信号を利用して被検体の断層像を取得することができる撮像装置を提供する。
【解決手段】光を出射するとともに、光の周波数を掃引する光源部と、光源部から出射された光を被検体へ照射する照射光と参照光とに分割し、照射光の反射光と参照光による干渉光を発生させる干渉部と、干渉光を検出し、干渉信号を生成する検出部と、光源部から出射された光に基づいて、干渉信号をサンプリングするためのクロック信号を生成するクロック信号生成部とを備え、検出部は干渉信号に適用するローパスフィルタを有し、ローパスフィルタは、クロック信号の周波数に基づいて遮断周波数が変更される、撮像装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置及び撮像装置の制御方法に関する。

光干渉断層撮像法（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、以下、ＯＣＴという。）を用いる撮像装置（以下、ＯＣＴ装置という。）が開発されている。ＯＣＴ装置は、物体へ光を照射し、照射光の波長を変化させ、参照光と物体の異なる深さから戻ってくる反射光とを干渉させている。そして、干渉光の強度の時間波形に含まれる周波数成分を分析することによって物体の断層に関する情報、具体的には断層像を得ることができる。ＯＣＴ装置は、例えば眼底検査に用いられる。

ＯＣＴには、大きく分けてタイムドメインＯＣＴ、フーリエドメインＯＣＴと呼ばれる二つの方式がある。さらにフーリエドメインＯＣＴの中でも、スペクトラルドメインＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ：ＳＤ−ＯＣＴ）、スウェプトソースＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ：ＳＳ−ＯＣＴ）の２つの方式が知られている。

ＳＳ−ＯＣＴ（波長掃引型ＯＣＴ）では、時間的に波長を広帯域に変化させる波長掃引光源を用い、被検体に照射光を照射し被検体からの反射光と参照光とを干渉させた光の強度を干渉信号として各々の波長で取得する。各々の波長での干渉信号についてフーリエ変換を行い、照射光の光軸上にある被検体の奥行き方向における反射面の位置を算出することで断層画像を構成することができる。特許文献１は、複数の波長掃引光源を用い、高速に断層画像（ＯＣＴ断層画像）を取得する方法について開示している。

干渉信号をフーリエ変換するために、波長掃引光源は、一般的に、均一の光周波数間隔でサンプリングするためのｋ−ｃｌｏｃｋと呼ばれるクロック信号（以下、ｋクロック信号）を出力する。

通常、ＯＣＴの干渉信号の波形（以下、干渉波形という。）から断層像を演算するために、干渉波形を２値化する必要がある。このため、ＯＣＴ装置では、Ａ／Ｄ変換器を用いて干渉波形を２値化する。干渉波形を２値化する際には、サンプリング定理に基づき、干渉波形の周波数の倍以上の周波数を有するｋクロック信号を用いて干渉波形をサンプリングする。

また、ＯＣＴ装置においては、サンプリングクロック、すなわちｋクロック信号の周波数（ｋクロック周波数）に応じて被検体の奥行き方向における断層像の撮像範囲が決まることが知られている。さらに、ｋクロック信号を用いてサンプリングすべき干渉波形の周波数帯を越える周波数を有する干渉信号を取得した場合には、当該干渉信号に基づく撮像範囲を超えた像が、撮像範囲の境界で折り返され、撮像範囲内に映りこむことが知られている。本明細書においては、このような現象を折り返し現象という。

折り返し現象を防ぐために、ＯＣＴ装置においては、一般にサンプリングすべき干渉波形の周波数に対応する、ｋクロック信号の周波数の半分より高い周波数を有する干渉信号を遮断する、ローパスフィルタを用いる。ＯＣＴ装置では、取得した干渉信号にローパスフィルタを適用することで、サンプリングすべき干渉波形の周波数を越える周波数を有する干渉信号を遮断し、被検体の奥行き方向における撮像範囲を超えた像が撮像範囲内に折り返されることを防止する。

特開２０１４−１６１８１号公報

しかしながら、ＳＳ−ＯＣＴ装置のサンプルクロックであるｋクロック信号は波長掃引光源からの出射光に基づいて生成されることから、ｋクロック信号の周波数（ｋクロック周波数）は時間に応じて変化する。このため、ローパスフィルタの遮断周波数を高いｋクロック周波数に合わせた場合は、低い周波数のｋクロック信号を用いたサンプリングにおいて、サンプリングすべき干渉波形の周波数帯を越えた周波数を有する干渉信号を適切に遮断することができない。そのため、折り返し現象が生じ、被検体の断層像に余計な像が現れる。

このことから、ローパスフィルタの遮断周波数（カットオフ周波数）は、低いｋクロック周波数に合わせなければならない。しかしながら、この場合、高い周波数を有する干渉信号は遮断されるため、本来被検体の断層像の形成に有用な干渉信号を断層像の形成に利用できなくなってしまう。そのため、被検体の断層像の形成に利用できる光の波長範囲（周波数範囲）が狭くなってしまい、断層像の解像度が低下してしまう。

本発明は、有用な干渉信号を利用して被検体の断層像を取得することができる撮像装置及び撮像装置の制御方法を提供する。

本発明の一実施態様による撮像装置は、光を出射するとともに、前記光の周波数を掃引する光源部と、前記光源部から出射された前記光を被検体へ照射する照射光と参照光とに分割し、前記照射光の反射光と前記参照光による干渉光を発生させる干渉部と、前記干渉光を検出し、干渉信号を生成する検出部と、前記光源部から出射された前記光に基づいて、前記干渉信号をサンプリングするためのクロック信号を生成するクロック信号生成部とを備え、前記検出部は、前記干渉信号に適用するローパスフィルタを有し、前記ローパスフィルタは、前記クロック信号の周波数に基づいて遮断周波数が変更される。

本発明の他の実施態様による撮像装置の制御方法は、波長掃引光源から出射された光を被検体へ照射する照射光と参照光とに分割し、前記照射光の反射光と前記参照光による干渉光を発生させる干渉部と、前記干渉光を検出し、干渉信号を生成する検出部と、前記干渉信号に適用されるローパスフィルタと、を備える撮像装置の制御方法であって、前記波長掃引光源から出射された前記光に基づいて、前記干渉信号をサンプリングするためのクロック信号を生成することと、前記クロック信号の周波数に基づいて前記ローパスフィルタの遮断周波数を変更することと、を含む。

本発明によれば、有用な干渉信号を利用して被検体の断層像を取得することができる撮像装置及び撮像装置の制御方法を提供することができる。

本発明の実施例１による撮像装置の概略的な構成を示す。 実施例１に係るｋクロック生成部の概略的な構成を示す。 実施例１に係るｋクロック信号の周波数変化の特性及びタイミング信号の波形の例を示す。 実施例１に係る検出部の概略的な構成を示す。 実施例１に係る制御信号生成部の概略的な構成を示す。 実施例１に係るローパスフィルタの例示的な回路を示す。 実施例１の変形例に係るローパスフィルタの例示的な回路を示す。 実施例２による撮像装置の概略的な構成を示す。 実施例２に係る検出部の概略的な構成を示す。 実施例２に係る制御信号生成部及び計測部の概略的な構成を示す。 実施例２に係る計測部における各信号のタイミングチャートである。 実施例２に係る計測部における処理のフローチャートである。

以下、本発明を実施するための例示的な実施例を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施例で説明する寸法、材料、形状、構成要素の相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構成又は様々な条件に応じて変更できる。また、図面において、同一であるか又は機能的に類似している要素を示すために図面間で同じ参照符号を用いる。なお、以下においては、被検体を人眼としているが、被検体は他の任意の臓器であってもよい。

［実施例１］
以下、図１乃至６を参照して、本発明の実施例１による光干渉断層撮像法を用いた撮像装置（ＯＣＴ装置）について説明する。

図１は、本実施例によるＯＣＴ装置の概略的な構成例を示す。ＯＣＴ装置１には、光を出射するとともに出射光の波長を掃引する光源部１０と、干渉光を発生させる干渉部２０と、干渉光を検出する検出部３０と、干渉光に基づいて被検眼１００の情報を取得する情報取得部４０とが設けられている。また、ＯＣＴ装置１には、被検眼１００の眼底に照射光を照射し、被検眼１００の眼底からの反射光を干渉部２０へ出射する測定アーム５０と、測定アーム５０からの反射光と干渉させる参照光を出射する参照アーム６０とが設けられている。さらに、ＯＣＴ装置１には、ｋクロック信号４０５を生成するｋクロック生成部８０（クロック信号生成部）と、光源部１０から出射された光を干渉部２０に向かう光とｋクロック生成部８０に向かう光に分割するカプラ９０（分割部）が設けられている。

光源部１０は、波長掃引光源を備える。波長掃引光源は、出射する光の波長を掃引することができる。光源部１０から出射された光は、カプラ９０に導かれる。カプラ９０は、光源部１０からの光を、干渉部２０に向かう光とｋクロック生成部８０に向かう光に分割する。なお、カプラ９０による光の分割比は任意であってよい。また、光源部１０は、出射光の波長掃引（周波数掃引）のタイミング、本実施例では波長掃引の開始のタイミングを示すタイミング信号４０２を検出部３０の制御信号生成部３３（制御部）に出力する。

干渉部２０には、カプラ２１，２２が設けられている。カプラ２１は、光ファイバを介してカプラ９０、カプラ２２、測定アーム５０、及び参照アーム６０に接続される。光源部１０からの光はカプラ９０を介して干渉部２０のカプラ２１に入射する。カプラ２１は、光源部１０から出射された光を、測定アーム５０を経由して被検眼１００の眼底へ照射する照射光と、参照アーム６０を経由する参照光とに分割する。なお、カプラ２１による光の分割比は任意であってよい。

照射光は、測定アーム５０を経由して被検眼１００の眼底に照射され、被検眼１００の眼底によって反射された反射光として、測定アーム５０とカプラ２１を経由してカプラ２２に入射する。一方、参照光は参照アーム６０を経由し、カプラ２２に入射する。

測定アーム５０には、偏光コントローラ５１、コリメータ５２、Ｘ軸スキャナー５３、Ｙ軸スキャナー５４、及びフォーカスレンズ５５が設けられている。偏光コントローラ５１は、カプラ２１から測定アーム５０に接続される光ファイバに設けられ、測定アーム５０を通る照射光及び反射光の偏光状態を整える。コリメータ５２は、光ファイバを介してカプラ２１と接続されており、カプラ２１から測定アーム５０に入射し偏光コントローラ５１で偏光状態を整えられた照射光を空間光として照射する。空間光として照射された照射光は、Ｘ軸スキャナー５３、Ｙ軸スキャナー５４、フォーカスレンズ５５を介して被検眼１００の眼底に照射される。

Ｘ軸スキャナー５３及びＹ軸スキャナー５４はそれぞれ回転軸が互いに直交するよう配置された偏向ミラーで構成される。Ｘ軸スキャナー５３、Ｙ軸スキャナー５４は、眼底を照射光で走査する機能を有する走査部を構成する。走査部によって、照射光の眼底への照射位置を変更（制御）することができる。ここで、Ｘ軸スキャナー５３はＸ軸（水平）方向の走査を行い、Ｙ軸スキャナー５４はＹ軸（垂直）方向の走査を行う。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の各方向は、眼球の眼軸方向に対して垂直な方向で、互いに垂直な方向である。

被検眼１００の眼底に照射された照射光は、眼底において後方散乱光（反射光）として反射される。眼底からの反射光は、再びフォーカスレンズ５５、Ｙ軸スキャナー５４、Ｘ軸スキャナー５３、コリメータ５２、偏光コントローラ５１を経由して測定アーム５０から出射される。測定アーム５０から出射された光は、光ファイバを伝播し、カプラ２１を経由してカプラ２２に入射する。

一方、参照アーム６０には、偏光コントローラ６１と、コリメータ６２と、分散補償ガラス６３と、光路長調整光学系６４と、分散調整プリズムペア６５と、コリメータ６６とが設けられている。偏光コントローラ６１は、カプラ２１から参照アーム６０に接続される光ファイバに設けられ、参照アーム６０を通る参照光の偏光状態を整える。コリメータ６２は、光ファイバを介してカプラ２１と接続されており、カプラ２１から参照アーム６０に入射し偏光コントローラ６１で偏光状態を整えられた参照光を空間光として出射する。空間光として出射された参照光は、分散補償ガラス６３、光路長調整光学系６４、分散調整プリズムペア６５、コリメータ６６を経由して参照アーム６０から出射される。

ここで、分散補償ガラス６３及び分散調整プリズムペア６５は、測定アーム５０を通る被検眼１００からの反射光の分散に合うように参照光の分散を調整することができる。また、光路長調整光学系６４は、図１の矢印Ａ１で示すように、コリメータ６２，６６に対し近づく又は遠ざかる方向に移動することができ、参照アーム６０の光路長を調整することができる。そのため、光路長調整光学系６４によって、照射光が経由する被検眼１００の眼底までの光路長に応じて、参照アーム６０の光路長を調整することができる。

参照アーム６０から出射された光は、コリメータ６６とカプラ２２とを接続する光ファイバを伝播し、カプラ２２に入射する。

カプラ２２に入射した、測定アーム５０を経由した被検眼１００の反射光及び参照アーム６０を通った参照光は互いに干渉し、干渉光としてカプラ２２から出射される。カプラ２２は、２本の光ファイバを介して検出部３０の差動検出器３１に接続され、干渉光を互いに位相が反転した干渉光として分割して２本の光ファイバ内に出射する。２本の光ファイバに出射された干渉光は差動検出器３１に入射する。

検出部３０には、差動検出器３１、Ａ／Ｄ変換器３２、制御信号生成部３３（制御部）、及びローパスフィルタ３４が設けられている。差動検出器３１は、カプラ２２で干渉光を発生させた後すぐに分波された干渉光を検出する。差動検出器３１は、検出した干渉光を電気信号に変換し干渉信号を生成する。差動検出器３１で生成された干渉信号は、上述の折り返し現象を防ぐために、ローパスフィルタ３４に入力される。

ローパスフィルタ３４は、制御信号生成部３３から入力される制御信号に基づいて、遮断周波数を可変に制御できるように構成されている。制御信号生成部３３は光源部１０からタイミング信号４０２を受け取り、受け取ったタイミング信号４０２及び所定のｋクロック周波数の時間的な変化に基づいて制御信号を生成し、生成した制御信号をローパスフィルタ３４に出力する。ローパスフィルタ３４は、制御信号に基づいて遮断周波数を変更することで、時間的に変化するｋクロック信号４０５の周波数に応じて遮断周波数を変更し、有用な干渉信号を遮断してしまうことを防ぐことができる。

ローパスフィルタ３４は、差動検出器３１から入力された干渉信号のうち遮断周波数よりも高い周波数成分を遮断し、残りの干渉信号の成分（遮断周波数よりも低い周波数成分）を通過させる。ローパスフィルタ３４を通過した干渉信号は、Ａ／Ｄ変換器３２に入力される。

Ａ／Ｄ変換器３２は、入力された干渉信号のサンプリングを行ってデジタル信号に変換し、情報取得部４０に送る。Ａ／Ｄ変換器３２は、ｋクロック生成部８０から出力されるｋクロック信号４０５を受け取り、受け取ったｋクロック信号４０５に基づいて等光周波数（等波数）間隔で干渉信号のサンプリングを行う。Ａ／Ｄ変換器３２は、サンプリングした干渉信号に基づいて、干渉信号のデジタル信号を生成し、情報取得部４０に送る。

情報取得部４０は、受け取ったデジタル信号に対してフーリエ変換などの周波数分析を行い、被検眼１００の眼底に関する情報を取得する。情報取得部４０は取得した眼底の情報を表示部７０に送り、表示部７０は受け取った情報を表示する。

以上は、被検眼１００のある１点における断層に関する情報の取得のプロセスであり、このように被検眼１００の奥行き方向の断層に関する情報を取得することをＡ−スキャンと呼ぶ。また、Ａ−スキャンと直交する方向で被検体の断層に関する情報、すなわち２次元画像を取得するために照射光で被検眼１００上を走査することをＢ−スキャンと呼ぶ。さらに、Ａ−スキャン及びＢ−スキャンのいずれの走査方向とも直交する方向に照射光で被検眼１００上を走査することをＣ−スキャンと呼ぶ。

被検眼１００の３次元断層像を取得する際に、被検眼１００の眼底面内に照射光を２次元ラスター走査する場合、高速な走査方向をＢ−スキャン方向と呼び、Ｂ−スキャンをその直交方向に並べて走査する低速な走査方向をＣ−スキャン方向と呼ぶ。Ａ−スキャン及びＢ−スキャンを行うことで被検眼１００の２次元の断層に関する情報が得られ、Ａ−スキャン、Ｂ−スキャン及びＣ−スキャンを行うことで、被検眼１００の３次元の断層に関する情報を得ることができる。Ｂ−スキャン及びＣ−スキャンは、上述したＸ軸スキャナー５３及びＹ軸スキャナー５４により行われる。

また、Ｂ−スキャン及びＣ−スキャンのライン走査方向（Ｂ−スキャン方向及びＣ−スキャン方向）と、Ｘ軸方向及びＹ軸方向とは、一致していなくてもよい。このため、Ｂ−スキャン及びＣ−スキャンのライン走査方向は、撮像したい２次元の断層像あるいは３次元の断層像に応じて、適宜決めることができる。

ここで、上述のように、Ａ／Ｄ変換器３２による干渉信号のサンプリングは、ｋクロック生成部８０から出力されるｋクロック信号４０５に基づいて行われる。ｋクロック生成部８０は、カプラ９０を介して光源部１０からの光を受け取り、光源部１０からの光に基づいてｋクロック信号４０５を生成する。図２は、ｋクロック生成部８０の概略的な構成例を示す。ｋクロック生成部８０には、光ファイバ８０１，８０４，８０７，８１１、カプラ８０２，８０９、コネクタ８０３，８０５，８０６，８０８、及び光センサ８１０が設けられている。

カプラ９０により分割された光は光ファイバ８０１を通り、ｋクロック生成部８０のカプラ８０２に入力される。カプラ８０２は入力された光を、コネクタ８０３に向かう光とコネクタ８０６に向かう光に分割する。なお、本実施例においてカプラ８０２は、コネクタ８０３に向かう光とコネクタ８０６に向かう光を５０対５０の分割比で分割するが、当該分割比は任意であってよい。

コネクタ８０３に向かう光は、コネクタ８０３と、コネクタ８０３，８０５に接続された光ファイバ８０４と、コネクタ８０５とを通り、カプラ８０９に入射する。コネクタ８０６に向かう光は、コネクタ８０６と、コネクタ８０６，８０８に接続された光ファイバ８０７と、コネクタ８０８とを通り、カプラ８０９に入射する。カプラ８０９に入力される各光は、互いに干渉し干渉光として光センサ８１０に入射する。光センサ８１０は、入射した干渉光を検出して、干渉信号を生成しｋクロック信号４０５として光ファイバ８１１を介してＡ／Ｄ変換器３２に出力する。

ここで、光ファイバ８０４，８０７は、光ファイバ８０４，８０７の光路差が、ＯＣＴ装置１で取得する被検眼１００の断層画像における深さ方向の距離の４倍となるように構成される。これにより、ｋクロック生成部８０は、ＯＣＴ装置１で取得すべき干渉波形（ＯＣＴ干渉波形）の倍の周波数を有するｋクロック信号４０５を生成することができる。

図３（ａ）は、ｋクロック信号４０５の周波数の時間的な変化の一例を示す。光源部１０からの出射光の波長（周波数）が時間的に変化するため、出射光に基づいて生成されるｋクロック信号４０５の周波数も図３（ａ）に示すように時間的に変化する。このため、Ａ／Ｄ変換器３２は、ｋクロック信号４０５を用いて、出射光に基づいて生成される被検眼１００の干渉信号をサンプリングすることで、干渉信号を等周波数間隔でサンプリングすることができる。

なお、本実施例によるＯＣＴ装置１では、ｋクロック生成部８０及びカプラ９０は光源部１０とは別個に設けられているが、ＯＣＴ装置１の構成はこれに限られない。ｋクロック生成部８０及びカプラ９０は、光源部１０に組み込まれていてもよい。

図３（ｂ）は、光源部１０から出力される、出射光の波長掃引の開始を示すタイミング信号４０２の時間的な変化の一例を示す。タイミング信号４０２は、図３（ａ）及び３（ｂ）に示すように、ｋクロック信号４０５の周波数が時間的な変化する前に出力される。制御信号生成部３３は、タイミング信号４０２が入力されることで出射光の波長掃引の開始を把握することできる。

以下、図４乃至６を参照して、本実施例によるＯＣＴ装置１における、ローパスフィルタ３４の遮断周波数の制御について説明する。図４は、本実施例による検出部３０の概略的な構成を示す。

図４に示すように、差動検出器３１は、干渉部２０からの干渉光に基づく干渉信号４０１（ＯＣＴ干渉信号）をローパスフィルタ３４に出力する。また、制御信号生成部３３は、光源部１０から入力されるタイミング信号４０２に基づいて制御信号４０３をローパスフィルタ３４に出力する。ローパスフィルタ３４は、制御信号４０３に基づいて遮断周波数が制御され、干渉信号４０１のうち遮断周波数よりも高い周波数成分を遮断し、遮断周波数よりも低い周波数成分を有する干渉信号４０４をＡ／Ｄ変換器３２に出力する。Ａ／Ｄ変換器３２は、ｋクロック生成部８０から入力されるｋクロック信号４０５に基づいて、干渉信号４０４をサンプリングし、デジタル信号に変換した干渉信号４０６を情報取得部４０に出力する。

図５は、制御信号生成部３３の概略的な構成を示す。制御信号生成部３３には、カウンタ３３１、ルックアップテーブル３３２、及びＤ／Ａ変換器３３３が設けられている。

カウンタ３３１は、入力されるタイミング信号４０２を基準として、経過時間を計測する。カウンタ３３１は、タイミング信号４０２が入力されると、計測していた経過時間をリセットし、新たに経過時間を計測しなおす。また、カウンタ３３１は、不図示のＣＰＵ等からクロック５０１が入力されると、入力されたタイミングでの計測値５０２（経過時間）をルックアップテーブル３３２に出力する。

ルックアップテーブル３３２は、カウンタ３３１から入力された計測値５０２に基づいて参照すべきアドレスを特定し、特定されたアドレスに格納されているデータ５０３をＤ／Ａ変換器３３３に出力する。ルックアップテーブル３３２の各アドレスには、予め測定されたｋクロック周波数の時間的な変化に対応してローパスフィルタ３４の遮断周波数を制御するための制御信号４０３に関するデータ５０３が格納されている。また、ルックアップテーブル３３２のアドレスは、光源部１０による波長掃引の開始からの経過時間における所定の時間帯に対応付けられている。そのため、各アドレスには、アドレスに対応付けられた経過時間の時間帯に応じたｋクロック周波数に対し、設定すべきローパスフィルタ３４の遮断周波数に対応する制御信号４０３に関するデータ５０３が格納されている。

データ５０３は、例えば、ｋクロック周波数が高い場合には遮断周波数を高くするように、ｋクロック周波数が低い場合には遮断周波数を低くするように、ローパスフィルタ３４を制御するための制御信号４０３を生成するためのデジタルデータである。より具体的には、データ５０３は、ローパスフィルタ３４の遮断周波数を、光源部１０の波長掃引の開始からの経過時間に応じたｋクロック周波数の略半分の周波数に制御するための制御信号４０３に関するデータとすることができる。ここで、制御信号に関するデータとは、後段のＤ／Ａ変換器３３３で所望の制御信号４０３を生成するために、Ｄ／Ａ変換器３３３に入力すべきデータのことをいう。

Ｄ／Ａ変換器３３３は、ルックアップテーブル３３２から入力されたデータ５０３を電圧信号である制御信号４０３に変換し、制御信号４０３をローパスフィルタ３４に出力する。ローパスフィルタ３４は、入力された制御信号４０３に基づいて遮断周波数が変更される。

図６は、本実施例に係るローパスフィルタ３４を実現するための回路の一例を示す。ローパスフィルタ３４は、通常のローパスフィルタにおいて用いられる固定コンデンサを、可変容量ダイオードに置き換えることにより実現できる。本実施例に係るローパスフィルタ３４は、コイルと、可変容量ダイオード及びキャパシタ等によって形成される可変容量部とによって形成される。

ここで、例として、コイルと可変容量部によって形成される２次のフィルタの周波数特性について述べる。コイルによるインダクタンスをＬ、可変容量ダイオード及びキャパシタ等によって形成される可変容量部の容量をＣとし、複素数をｓとすると、コイルと可変容量部によって形成される２次のフィルタの伝達関数Ｖ_ｏｕｔ／Ｖ_ｉｎは、１／（１＋ｓ^２ＬＣ）となる。伝達関数を周波数領域に変換すると、ｓ＝ｊωであるため、当該２次のフィルタの周波数特性は、１／（１＋（ｊω）^２ＬＣ）となる。ここで、ｊは虚数単位であり、ωは角周波数（２πｆ）である。上記周波数特性から、当該２次のフィルタの遮断周波数は可変容量部の容量Ｃに応じて変化することが分かる。従って、可変容量ダイオードの容量を制御することで、可変容量部の容量Ｃを変更し、フィルタの遮断周波数を制御することができる。

図６に示す例では、ローパスフィルタ３４は、コイルと可変容量部によって７次のフィルタとして構成される。この場合であっても、当業者によって理解されるように、上述の２次のフィルタの場合と同様に、可変容量ダイオードの容量を制御信号４０３によって制御することでローパスフィルタ３４の遮断周波数を制御することができる。従って、本実施例に係るローパスフィルタ３４では、制御信号４０３によって可変容量ダイオードの容量を制御することで、ローパスフィルタ３４の遮断周波数を制御することができる。

また、バターワース型のフィルタ特性を得る場合には、各可変容量ダイオードによる容量の比を約２：３：２とする。図６に示す回路の例では、制御信号４０３が入力される各可変容量ダイオードの前段の抵抗の値を約３：２：３とすることで、各可変容量ダイオードによる容量の比を２：３：２とすることができる。

また、図７に示すように、同じ品種の可変容量ダイオードを２個、３個、２個ずつ並列に用いることによって３つの可変容量ダイオードの組を構成し、コイルに接続される３組の可変容量ダイオードの容量の比を２：３：２としてもよい。

このような構成によって、ローパスフィルタ３４の遮断周波数を、ＯＣＴ干渉信号のサンプリングクロックであるｋクロック信号４０５の周波数の時間的な変化に合わせて変更することができる。

上記のように、本実施例によるＯＣＴ装置１は、光を出射するとともに、光の周波数を掃引する光源部１０と、被検眼１００への照射光と参照光とによる干渉光を発生させる干渉部２０と、干渉光を検出し、干渉信号を生成する検出部３０とを備える。干渉部２０は、光源部１０から出射された光を被検眼１００へ照射する照射光と参照光とに分割し、照射光の反射光と参照光による干渉光を発生させる。さらに、ＯＣＴ装置１は、光源部１０から出射された光に基づいて、干渉信号をサンプリングするためのｋクロック信号４０５を生成するｋクロック生成部８０を備える。検出部３０は、干渉信号に適用するローパスフィルタ３４を有する。ローパスフィルタ３４は、ｋクロック信号４０５の周波数に基づいて、遮断周波数が変更される。

具体的には、本実施例によるＯＣＴ装置１は、ローパスフィルタ３４の遮断周波数を制御する制御信号生成部３３（制御部）をさらに備える。制御信号生成部３３は、光源部１０から出力される、光の周波数掃引のタイミングを示すタイミング信号４０２に基づいてｋクロック信号４０５の周波数を特定し、特定したｋクロック信号４０５の周波数に基づいて、制御信号４０３を生成する。制御信号生成部３３は、生成した制御信号４０３によってローパスフィルタ３４の遮断周波数を変更・制御する。特に、本実施例によるＯＣＴ装置１では、ローパスフィルタ３４の遮断周波数は、ｋクロック信号４０５の周波数の略半分に設定される。

これにより、本実施例によるＯＣＴ装置１は、ローパスフィルタ３４の遮断周波数を、ＯＣＴ干渉信号のサンプリングクロックであるｋクロック信号４０５の周波数の時間的な変化に合わせて変更することができる。従って、Ａ／Ｄ変換器３２において、有用なＯＣＴ干渉信号を適切にサンプリングすることができ、有用な干渉信号を利用して被検体の断層像を取得することができる。

また、本実施例によるＯＣＴ装置１において、ローパスフィルタ３４は、コイルと、それぞれが少なくとも１つの可変容量ダイオードを有する３つの可変容量部を含む。また、３つの可変容量部は、それぞれの容量の比が２：３：２となるように構成されている。これにより、ローパスフィルタ３４をバターワース型のローパスフィルタとして構成することができ、良好なフィルタ特性を得ることができる。また、３つの可変容量部のそれぞれに含まれる可変容量ダイオードの数の比を２：３：２とすることで、容易に可変容量ダイオードのそれぞれの組の容量の比を２：３：２とすることができる。

［実施例２］
実施例１によるＯＣＴ装置１では、予め測定されたｋクロック周波数の時間的な変化に対応する、制御信号４０３に関するデータ５０３をルックアップテーブル３３２の各アドレスに格納し、ローパスフィルタ３４の遮断周波数を制御していた。この場合、環境の変化などにより、光源部１０の波長掃引動作などの特性に変化があった場合には、ｋクロック周波数の時間的な変化が予め測定されていたものから変わってしまう可能性がある。そのため、ローパスフィルタ３４の遮断周波数を実際のｋクロック周波数の時間的な変化に応じて適切に制御できない場合がある。

これに対し、実施例２によるＯＣＴ装置は、ｋクロック周波数の時間的な変化を測定する機能を有する。そのため、本実施例によるＯＣＴ装置は、ＯＣＴ装置の周辺環境などにより光源部１０の特性が変化した場合であっても、ｋクロック周波数の時間的な変化に合わせてローパスフィルタ３４の遮断周波数の制御を行うことができる。

以下、図８乃至１２を参照して、実施例１によるＯＣＴ装置１との違いを中心に実施例２によるＯＣＴ装置２について説明する。なお、実施例１によるＯＣＴ装置１の構成要素と同様の機能を有するＯＣＴ装置２の構成要素については、同じ参照符号を用いて説明を省略する。

図８は、本実施例によるＯＣＴ装置２の概略的な構成を示す。ＯＣＴ装置２の検出部３００には、差動検出器３１、Ａ／Ｄ変換器３２、制御信号生成部３３、及びローパスフィルタ３４に加えて、計測部３５０が設けられている。計測部３５０は、光源部１０、制御信号生成部３３、及びｋクロック生成部８０に接続されている。

図９は、検出部３００の概略的な構成を示す。計測部３５０は、光源部１０から入力されるタイミング信号４０２、ｋクロック生成部８０から入力されるｋクロック信号４０５を受け取り、ｋクロック周波数の時間的な変化を計測する。計測部３５０は、計測したｋクロック周波数の時間的な変化に基づいて、所定の時間帯におけるｋクロック周波数に対応するローパスフィルタ３４の遮断周波数を設定するための制御信号４０３に関するデータ５０３を演算する。具体的には、ローパスフィルタ３４の遮断周波数を、各時間帯におけるｋクロック周波数の略半分の周波数に設定・制御するために、制御信号４０３に関するデータ５０３を演算する。計測部３５０は演算したデータ５０３を制御信号生成部３３に出力する。

ここで、図１０を参照して、計測部３５０によってデータ５０３を演算する際の動作について説明する。図１０は、制御信号生成部３３及び計測部３５０の概略的な構成を示す。計測部３５０には、周波数カウンタ３５１、メモリアレイ３５２、信号生成部３５３、アドレスカウンタ３５４、及び演算部３５５が設けられている。

周波数カウンタ３５１は、ｋクロック生成部８０から入力されるｋクロック信号４０５の周波数を計測する。周波数カウンタ３５１は、計測したｋクロック周波数１００２をメモリアレイ３５２に出力する。なお、周波数カウンタ３５１は、信号生成部３５３から入力されるリセット信号１００１に基づいて、計測値をリセットするとともに、計測していたｋクロック周波数１００２をメモリアレイ３５２に出力する。

メモリアレイ３５２は、所定の時間間隔で、周波数カウンタ３５１から入力されたｋクロック周波数１００２を格納する。この際、メモリアレイ３５２は、信号生成部３５３から入力される書き込み信号１００３に基づいて、アドレスカウンタ３５４から送られる計測値１００４（アドレス値）に周波数カウンタ３５１から入力されたｋクロック周波数１００２を格納する。

信号生成部３５３は、周波数カウンタ３５１、メモリアレイ３５２、アドレスカウンタ３５４を制御するための信号を生成し、それぞれに出力する。信号生成部３５３は、光源部１０から入力されるタイミング信号４０２に基づいて、周波数カウンタ３５１、メモリアレイ３５２、及びアドレスカウンタ３５４を制御するための信号を生成する。

具体的には、まず、タイミング信号４０２の周期、すなわち光源部１０の波長掃引の周期を、ルックアップテーブル３３２においてデータ５０３を格納するアドレスの数と等しい所定の数に等時間間隔で分割する。また、当該分割数は、メモリアレイ３５２において、ｋクロック周波数１００２を格納するアドレスの数とも等しい。ここで、タイミング信号４０２の周期の分割数、並びにルックアップテーブル３３２及びメモリアレイ３５２のアドレスの数は等しい数であれば任意の数に設定することができる。信号生成部３５３は、タイミング信号４０２を受け取った直後に、周波数カウンタ３５１にリセット信号１００１を出力する。その後、信号生成部３５３は、タイミング信号４０２の周期を等間隔に分割した時間間隔が経過する度にリセット信号１００１を周波数カウンタ３５１に出力する。また、信号生成部３５３は、タイミング信号４０２の直後にリセット信号１００１を出力した後、タイミング信号４０２の周期を等間隔に分割した時間間隔が経過する度に書き込み信号１００３をメモリアレイ３５２及びアドレスカウンタ３５４に出力する。

アドレスカウンタ３５４は、光源部１０からタイミング信号４０２を受け取ると、計測値１００４（アドレス値）をリセットし、０に設定する。その後、信号生成部３５３から書き込み信号１００３が入力される毎に計測値１００４（アドレス値）をメモリアレイ３５２に出力し、計測値を１だけ増加させる。

演算部３５５は、メモリアレイ３５２の各アドレスに格納されたｋクロック周波数１００２を読み出し、読み出した各ｋクロック周波数１００２に対応するローパスフィルタ３４の遮断周波数を設定するための制御信号４０３に関するデータ５０３を演算する。演算部３５５は、メモリアレイ３５２の各アドレスに格納されたｋクロック周波数１００２に対応するデータ５０３を、各アドレスに対応するルックアップテーブル３３２のアドレスに格納する。なお、演算部３５５は、ＣＰＵやＭＰＵなどの任意の演算装置によって実装することができる。

以下、計測部３５０による処理について、図１１及び１２を参照して詳細に説明する。図１１は、計測部３５０における各信号のタイミングチャートである。図１１には、ｋクロック信号４０５、タイミング信号４０２、リセット信号１００１、計測されたｋクロック周波数１００２、書き込み信号１００３、及び計測値１００４（アドレス値）が示されている。なお、図１１では説明のために、ｋクロック周波数等の変化を実際より誇張して記載している。図１２は、計測部３５０における処理のフローチャートである。

計測部３５０による動作が、ユーザの指示等に基づいて開始されると、ステップＳ１２０１において、タイミング信号４０２の周期を等時間間隔で分割する際の分割数Ｉｍａｘが設定される。本実施例では、分割数Ｉｍａｘは１０に設定される。なお、上述のように、メモリアレイ３５２においてｋクロック周波数１００２を格納するアドレスの数及びルックアップテーブル３３２においてデータ５０３を格納するアドレスの数が当該分割数と同じ数に設定される。そのため、本実施例では、メモリアレイ３５２においてｋクロック周波数１００２を格納するアドレスの数及びルックアップテーブル３３２においてデータ５０３を格納するアドレスの数も１０に設定される。

分割数Ｉｍａｘが設定された後、光源部１０からタイミング信号４０２が計測部３５０に入力されると、ステップＳ１２０２において、アドレスカウンタ３５４がアドレスＩを０に設定する。また、信号生成部３５３が、図１１に示すように、タイミング信号４０２に応じてリセット信号１００１を周波数カウンタ３５１に出力する。周波数カウンタ３５１は、信号生成部３５３からのリセット信号を受け取ると、計測値をリセットし、ｋクロック周波数１００２の計測を開始する。なお、アドレスカウンタ３５４は、タイミング信号４０２を待たずに、分割数Ｉｍａｘが設定されると同時にアドレスＩを０に設定してもよい。

周波数カウンタ３５１は、ステップＳ１２０３において、ｋクロック周波数１００２の計測開始から、信号生成部３５３によってリセット信号１００１が出力されるまでｋクロック周波数１００２を計測し続ける。

信号生成部３５３は、リセット信号１００１を出力した時間から、タイミング信号４０２の周期を等間隔に分割数Ｉｍａｘで分割した時間間隔に対応する時間が経過すると、図１１に示すように、周波数カウンタ３５１にリセット信号１００１を出力する。周波数カウンタ３５１は、リセット信号１００１を受け取ると、計測値をリセットするとともに計測していたｋクロック周波数１００２をメモリアレイ３５２に出力する。

また、信号生成部３５３は、図１１に示すように、リセット信号１００１の出力と同時に、メモリアレイ３５２及びアドレスカウンタ３５４に書き込み信号１００３を出力する。アドレスカウンタ３５４は、書き込み信号１００３を受け取ると、計測値１００４であるアドレスＩをメモリアレイ３５２に出力する。メモリアレイ３５２は、ｋクロック周波数１００２、書き込み信号１００３、及びアドレスＩを受け取ると、ステップＳ１２０４において、アドレスＩにｋクロック周波数１００２を格納する。なお、当該格納に関する処理は、メモリアレイ３５２を制御する演算部３５５によって行われることができる。

演算部３５５は、ステップＳ１２０５において、アドレスＩがＩｍａｘに達したか否かを判断する。演算部３５５はアドレスＩがＩｍａｘに達していない場合には、処理をステップＳ１２０６に進める。ステップＳ１２０６では、アドレスカウンタ３５４がアドレスＩを１だけ増加させる。その後、処理はステップＳ１２０３に戻る。これに対し、アドレスＩがＩｍａｘに達している場合には、演算部３５５が処理をステップＳ１２０７に進める。

なお、ステップＳ１２０４からステップＳ１２０６を順序立てて記載したが、ステップＳ１２０６の動作はステップＳ１２０４の動作とほぼ同時に行われてもよい。すなわち、ステップＳ１２０６におけるアドレスＩの増加は、アドレスカウンタ３５４が書き込み信号１００３を受け取ってアドレスＩをメモリアレイ３５２に出力すると同時に行われてもよい。その場合には、アドレスＩの増加後に、ステップＳ１２０５において、アドレスＩがＩｍａｘ＋１に達したかを判断する。

ステップＳ１２０７において、演算部３５５は、アドレスＩを０に設定し、処理をステップＳ１２０８に進める。ステップＳ１２０８においては、演算部３５５はメモリアレイ３５２のアドレスＩに格納されたｋクロック周波数１００２を取得する。

次に、ステップＳ１２０９において、演算部３５５は、ローパスフィルタ３４の遮断周波数を、取得したｋクロック周波数１００２の半分の周波数に設定するための制御信号４０３に関するデータ５０３を演算する。演算部３５５は、演算したデータ５０３を制御信号生成部３３のルックアップテーブル３３２のアドレスＩに格納する。

その後、ステップＳ１２１０において、アドレスＩがＩｍａｘに達していない場合には、演算部３５５は処理をステップＳ１２１１に進め、アドレスＩを１増加し、処理をステップＳ１２０８に戻す。これに対し、アドレスＩがＩｍａｘに達している場合には、演算部３５５は処理を終了する。

上記動作により、計測部３５０は、ｋクロック周波数１００２を計測し、計測時の周辺環境等の状況に応じた制御信号４０３に関するデータ５０３をルックアップテーブル３３２に格納することができる。このため、ＯＣＴ装置２は、ＯＣＴ装置２の周辺環境の変化に応じて光源部１０の特性が変化した場合であっても、ｋクロック信号４０５の周波数に応じてローパスフィルタ３４の遮断周波数を適切に設定することができる。

上記のように、本実施例によるＯＣＴ装置２は、ｋクロック信号４０５の周波数の時間的な変化を計測する計測部３５０をさらに備える。制御信号生成部３３は、タイミング信号４０２と、計測部３５０によって計測されたｋクロック信号４０５の周波数の時間的な変化に関する情報（データ５０３）とに基づいて、ｋクロック信号４０５の周波数を特定する。このため、ＯＣＴ装置２は、ＯＣＴ装置２の周辺環境の変化に応じて光源部１０の特性が変化した場合であっても、ｋクロック信号４０５の周波数に応じてローパスフィルタ３４の遮断周波数を適切に設定することができる。従って、Ａ／Ｄ変換器３２において、有用なＯＣＴ干渉信号を適切にサンプリングすることができ、有用な干渉信号を利用して被検体の断層像を取得することができる。

なお、上記計測部３５０によるｋクロック周波数の時間的な変化の計測及びルックアップテーブル３３２に格納されるデータ５０３の演算・更新は、任意のタイミングで行うことができる。従って、これらの動作は、例えば、ＯＣＴ装置１を稼動させる際に行ってもよいし、ＯＣＴ装置１によって被検体の撮影を行う直前に行ってもよいし、ユーザからの指示に基づいて行ってもよいし、Ａ−スキャンやＢ−スキャン毎に行ってもよい。

なお、本実施例では、演算部３５５は、計測部３５０に設けられているが、演算部３５５の構成はこれに限られない。ルックアップテーブルに格納されるデータ５０３の演算・更新は、制御信号生成部３３に設けられた演算部によって行われてもよいし、制御信号生成部３３及び計測部３５０とは別の構成要素に設けられた演算部によって行われてもよい。これに関連して、制御信号生成部３３が取得する、計測部３５０によって計測されたｋクロック信号４０５の周波数の時間的な変化に関する情報は、データ５０３以外に、メモリアレイ３５２に格納されたｋクロック周波数１００２のデータ等であってもよい。

また、実施例１及び２によるＯＣＴ装置１及び２はＡ／Ｄ変換器を１つのみ用いた例であるが、Ａ／Ｄ変換器を２つ用い並列に同時にＯＣＴ干渉信号のＡ／Ｄ変換を行ってもよい。この場合には、例えば、２つのＡ／Ｄ変換器は、それぞれｋクロック信号の立ち上がり又は立ち下がりに同期してＯＣＴ干渉信号のサンプリングを行い、サンプリングしたデータを合わせることでＯＣＴ干渉信号のデジタル信号を生成する。すなわち、２つのＡ／Ｄ変換器のそれぞれによってｋクロック周波数に対応したサンプリングデータを得ることができる。従って、２つのＡ／Ｄ変換器を用いる場合には、ｋクロック周波数は干渉波形の周波数の倍にする必要がないため、電圧制御フィルタの遮断周波数もｋクロック周波数と等しい値に設定することができる。

なお、上記実施例においては、Ａ／Ｄ変換器３２は検出部３０内に設けられたが、Ａ／Ｄ変換器の構成はこれに限られない。Ａ／Ｄ変換器は情報取得部４０に設けられていてもよい。また、ｋクロック生成部８０及びカプラ９０は光源部１０と別個に設けられているが、これらは光源部１０の内部に組み込まれていてもよい。

さらに、上記実施例では、光分割手段としてカプラを使用したファイバ光学系を用いているが、コリメータとビームスプリッタを使用した空間光学系を用いてもよい。また、差動検出器３１の代わりに一般的な光検出器を用いて干渉光の差動検出を行わない構成としてもよい。この場合、カプラ２２と差動検出器３１は１本の光ファイバで接続されてよい。また、上記実施例によるＯＣＴ装置１，２はマッハツェンダー干渉計の構成を有するが、ＯＣＴ装置の構成はこれに限られず、例えばマイケルソン干渉計の構成を有していてもよい。

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

以上、実施例を参照して本発明について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。本発明の趣旨に反しない範囲で変更された発明、及び本発明と均等な発明も本発明に含まれる。また、上述の各実施例及び変形例は、本発明の趣旨に反しない範囲で適宜組み合わせることができる。

１０：光源部、２０：干渉部、３０：検出部、３４：ローパスフィルタ、８０：ｋクロック生成部（クロック信号生成部）、１００：被検眼（被検体）、４０５：ｋクロック信号

Claims (8)

1. 光を出射するとともに、前記光の周波数を掃引する光源部と、
   前記光源部から出射された前記光を被検体へ照射する照射光と参照光とに分割し、前記照射光の反射光と前記参照光による干渉光を発生させる干渉部と、
   前記干渉光を検出し、干渉信号を生成する検出部と、
   前記光源部から出射された前記光に基づいて、前記干渉信号をサンプリングするためのクロック信号を生成するクロック信号生成部と、
   を備え、
   前記検出部は、前記干渉信号に適用するローパスフィルタを有し、
   前記ローパスフィルタは、前記クロック信号の周波数に基づいて遮断周波数が変更される、撮像装置。
2. 前記光源部から出力される、前記光の周波数掃引のタイミングを示すタイミング信号に基づいて前記クロック信号の周波数を特定し、特定した前記クロック信号の周波数に基づいて、前記ローパスフィルタの前記遮断周波数を制御する制御部をさらに備える、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記クロック信号の周波数の時間的な変化を計測する計測部をさらに備え、
   前記制御部は、前記タイミング信号と、前記計測部によって計測された前記クロック信号の周波数の時間的な変化に関する情報とに基づいて、前記クロック信号の周波数を特定する、請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記遮断周波数は前記クロック信号の周波数の半分に設定される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 前記ローパスフィルタは、コイルと可変容量ダイオードを含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の撮像装置。
6. 前記ローパスフィルタは、それぞれが少なくとも１つの前記可変容量ダイオードを備える３つの可変容量部を含み、
   前記３つの可変容量部は、それぞれの容量の比が２：３：２である、請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記３つの可変容量部のそれぞれに含まれる前記可変容量ダイオードの数の比が２：３：２である、請求項６に記載の撮像装置。
8. 波長掃引光源から出射された光を被検体へ照射する照射光と参照光とに分割し、前記照射光の反射光と前記参照光による干渉光を発生させる干渉部と、前記干渉光を検出し、干渉信号を生成する検出部と、前記干渉信号に適用されるローパスフィルタと、を備える撮像装置の制御方法であって、
   前記波長掃引光源から出射された前記光に基づいて、前記干渉信号をサンプリングするためのクロック信号を生成することと、
   前記クロック信号の周波数に基づいて前記ローパスフィルタの遮断周波数を変更することと、
   を含む、撮像装置の制御方法。

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