JP6429464B2

JP6429464B2 - 偏光ｏｃｔ装置及びその制御方法

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Publication number: JP6429464B2
Application number: JP2014034553A
Authority: JP
Inventors: 福原　誠; 誠福原; 佐藤　眞; 眞佐藤; 宣博戸松; 住谷　利治; 利治住谷
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Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2018-11-28
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Description

本発明は、偏光ＯＣＴ装置及びその制御方法に関し、特に、被検眼の偏光特性情報を取得可能な偏光ＯＣＴ装置及びその制御方法に関する。

近年、低コヒーレンス光による干渉を利用した光断層画像撮像（ＯｐｔｉｃａｌＣｏｈｅｒｅｎｃｅＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ）装置（以下、ＯＣＴ装置と記載）が実用化されている。これは、被検査物の断層画像を高分解能で且つ非侵襲に取得することができる。そのため、ＯＣＴ装置は、特に眼科において、被検眼の眼底の断層画像を得るうえで、必要不可欠な装置になりつつある。また、眼科以外でも、皮膚の断層観察や、内視鏡やカテーテルとして構成して、消化器、循環器の壁面断層画像撮像等が試みられている。

眼科用ＯＣＴ装置においては、眼底組織の形状をイメージングする通常のＯＣＴ画像（輝度画像とも言う）に加えて、眼底組織の光学特性や動き等をイメージングする機能ＯＣＴ画像の取得が試みられている。特に偏光ＯＣＴ装置は、光の偏光パラメータを利用して信号を取得することで、複屈折性を有する神経線維層や偏光を解消する性質を有する網膜層の描出が可能な機能ＯＣＴ装置の一つとして開発されており、緑内障や加齢黄斑変性などを対象とした研究が進められている。

偏光ＯＣＴ装置は、眼底組織の光学特性の一つである偏光パラメータ（リターデーションとオリエンテーション）を用いて偏光ＯＣＴ画像を構成し、眼底組織の区別やセグメンテーションを行うことができる。一般的に、偏光ＯＣＴ装置は波長板（例えば、λ／４板やλ／２板）を用いることで、ＯＣＴ装置の測定光と参照光の偏光状態を任意に変化させられるように光学系が構成されている。光源から出射される光の偏光を制御し、試料を観察する測定光として所定の偏光状態に変調した光を用い、干渉光を２つの直交する直線偏光に分割して検出し、偏光ＯＣＴ画像を生成する。

偏光制御を行う方法として、反射または散乱させた測定光を検出し、所定の偏光状態となるように波長板や偏光制御器を用いて測定光の偏光の制御を行う方法が提案されている（特許文献１）。この方法を用いると、装置の使用に伴い偏光状態が変化しても、補正することが可能となる。

また、電気光学変調器（ＥｌｅｃｔｒｏＯｐｔｉｃＭｏｄｕｌａｔｏｒ：ＥＯＭ）を用いて偏光状態を変調させる方法も提案されている（特許文献２）。この方法は、同一箇所に複数の偏光状態の光を照射することで、複数の偏光状態における偏光情報を基に偏光ＯＣＴ画像を生成することが可能となり、より正確な偏光ＯＣＴ画像の取得が可能となる。また、測定光路、参照光路、干渉光が検出器に向けて進む光路（以後、干渉光路と記載）の各光路中において偏光状態を制御するための偏光制御器が各々配置されていることで、各光路の偏光状態を独立に制御することが可能となる。

特開２０１３−１６５９６１号公報特開２００７−２９８４６１号公報

従来の偏光ＯＣＴ装置は偏光を制御するために、偏波保持（ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＭａｉｎｔａｉｎｉｎｇ：ＰＭ）ファイバ（以下ＰＭファイバと記載）や波長板、ＥＯＭなどを用いて構成されていた。

特許文献１によると、測定光を反射または散乱させて偏光状態を検出し、測定光の偏光が所定の偏光状態となるように波長板や偏光制御器を用いて偏光の補正を行う偏光ＯＣＴ装置が開示されている。しかしながら、測定光のみの偏光制御に留まっており、この構成では参照光路の偏光制御を行うことが出来ない。

特許文献２によると、偏光を制御するためにＥＯＭと複数の偏光制御器を用いた偏光ＯＣＴ装置が開示されている。しかしながら、各偏光制御器に対してどのように制御を行うかについて開示がなく、例えば、装置の使用に伴い偏光状態が変化してしまう場合に補正を行うことが出来ない。

以上の課題を鑑みて、本発明は、各光路の偏光状態を検知し、検知した偏光情報に基づき、各光路の偏光制御を行うことが可能な偏光ＯＣＴ装置の提供を目的とする。

上記の目的を達成するための、本発明の一様態による偏光ＯＣＴ装置は、光源から照射された光を測定光と参照光とに分割し、測定光路を介して被検査物に照射された前記測定光の戻り光と参照光路を経由した参照光とを干渉させ干渉光を生成する干渉手段と、前記干渉光を異なる偏光成分の光に分割する分割手段と、前記分割手段により分割された光を検出して信号を生成する生成手段と、前記測定光路中における前記測定光の偏光状態を検出する第一の検出手段と、前記測定光路の前記被検査物側に設置される反射手段により反射され前記干渉手段を経由した前記測定光の戻り光と、前記参照光路と前記干渉手段を介した前記参照光の各々の偏光状態を検出する第二の検出手段と、前記測定光の戻り光が前記測定光路から前記干渉手段に入射しないように遮光する第一の遮光手段と、前記参照光が前記参照光路から前記干渉手段に入射しないように遮光する第二の遮光手段と、前記検出される各々の偏光状態に基づいて、前記測定光の偏光状態を第一の偏光状態に制御し、前記測定光の戻り光と前記参照光の各偏光状態を前記第一の偏光状態とは異なる第二の偏光状態に制御する偏光制御手段と、を有し、前記偏光制御手段は、前記測定光の偏光状態を制御するとき、前記第一の検出手段により検出される前記測定光の偏光状態に基づいて、前記測定光の偏光状態を前記第一の偏光状態に制御し、前記測定光の戻り光の偏光状態を制御するとき、前記参照光を前記第二の遮光手段により遮光した状態で、前記第二の検出手段で検出される前記測定光の戻り光の偏光状態に基づいて、前記測定光の戻り光の偏光状態を前記第二の偏光状態に制御し、前記参照光の偏光状態を制御するとき、前記測定光を前記第一の遮光手段により遮光した状態で、前記第二の検出手段で検出される前記参照光の偏光状態に基づいて、前記参照光の偏光状態を前記第二の偏光状態に制御することを特徴とする。

本発明によれば、各光路の偏光状態を検出し、検出した偏光情報に基づき、各光路の偏光制御を行うことができる。

実施形態１に係る、ＳＤ−ＰＳ−ＯＣＴ装置の全体構成の概略図である。実施形態１に係る、ＳＤ−ＰＳ−ＯＣＴ装置における偏光状態の制御方法を説明するフロー図である。実施形態２に係る、ＳＳ−ＰＳ−ＯＣＴ装置の全体構成の概略図である。実施形態２に係る、ＳＳ−ＰＳ−ＯＣＴ装置における偏光状態の制御方法を説明するフロー図である。

本発明の一実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。

（実施形態１）
本実施形態においては、偏光ＯＣＴ装置の構成について図１を用いて説明する。

［装置の全体構成］
図１は、本実施形態における偏光ＯＣＴ装置の全体構成の概略図である。本実施形態ではＳＤ（ＳｐｅｃｔｒａｌＤｏｍａｉｎ）−ＰＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）−ＯＣＴ装置の構成で説明する。

＜ＳＤ−ＰＳ−ＯＣＴ装置１００の構成＞
ＳＤ−ＰＳ−ＯＣＴ装置１００の構成について説明する。

光源１０１は、低コヒーレント光の光源であるＳＬＤ光源（ＳｕｐｅｒＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＤｉｏｄｅ）であり、例えば、中心波長８５０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍの光を出射する。光源１０１としてＳＬＤ光源を用いたが、ＡＳＥ光源（ＡｍｐｌｉｆｉｅｄＳｐｏｎｔａｎｅｏｕｓＥｍｉｓｓｉｏｎ）等、低コヒーレント光が出射できる光源であれば何れでも良い。

光源１０１から出射された光は、シングルモードファイバ（ＳｉｎｇｌｅＭｏｄｅＦｉｂｅｒ：以下ＳＭファイバと記載）１０２、偏光制御器１０３、コネクタ１０４、ＳＭファイバ１０５を介して、ビームスプリッタ１０６に導かれ、測定光（ＯＣＴ測定光とも言う）と参照光（ＯＣＴ測定光に対応する参照光とも言う）に分岐される。ビームスプリッタ１０６の分岐比は、９０（参照光）：１０（測定光）である。尚、分岐比はこれらの値に限定されるものではなく、他の値とすることも可能である。また、本実施形態ではビームスプリッタ１０６はＳＭファイバ１０５、１０７、１１７、１２５と接続される。ＳＭファイバと接続することの利点は、偏光制御器を使用してインラインで容易に偏光を制御することが出来ることである。しかし、これらのＳＭファイバはＰＭファイバであっても良い。ビームスプリッタ１０６をＰＭファイバと接続する場合、偏光制御器１０８、１１８、１２６は配置しなくても良く、代わりに測定光路中と参照光路中に波長板を配置する構成としても良い。例えば、偏光制御器１０８の代わりにコリメータ１０９とガルバノスキャナ１１０の間へ１／４波長板を配置し、偏光制御器１１８の代わりに、コリメータ１１９とシャッタ１２０の間へ１／４波長板を配置する構成としても良い。

偏光制御器１０３は、光源１０１から射出する光の偏光を所定の偏光状態になるように制御する。偏光制御器１０３は例えばファイバ型の偏光制御器であり、ファイバから光を空間に出射し、１／２波長板及び１／４波長板を用いて偏光を制御するバルク型や、ファイバをコイル状に巻いたパドルを作り、各パドルを回転させることで偏光を制御するパドル型、ファイバを圧迫、回転させ偏光を制御するインライン型などが挙げられる。

本実施形態では偏光制御器１０３で光源１０１からの光は直線偏光に制御されている。なお、本実施形態では記載していないが、光源１０１の偏光度が高くない場合、偏光制御器１０３とコネクタ１０４の間に偏光子を配置し、光源１０１より出射した光の偏光度を上げても良い。その場合、偏光制御器１０３を制御することで偏光子を透過する光量の制御することも可能である。また、偏光制御器１０３の代わりにＳＭファイバ１０２に偏光子のみを配置した構成にすることも可能である。この場合、光源１０１より出射する光の偏光状態の制御は必要なく、偏光度のみを高めることが出来るが、光の偏光状態によっては干渉計に導かれる光量が少なくなってしまう可能性があるため、十分な光量であるか確認する。例えば、光量の確認方法としては、偏光子を通過した後の、参照光路内のコリメータ１１９から出射された光や測定光路内における瞳位置に入射する光をパワーモニタで測定し、一定の光量以上であるか否かを判定する。または、検出器１３１や１３３で必要十分量の光が検出されているかを判定する方法が挙げられる。

分岐された測定光は、測定光側ファイバであるＳＭファイバ１０７を介して出射され、コリメータ１０９によって平行光とされる。また、ＳＭファイバ１０７の途中には偏光制御器１０８が配置されており、射出される測定光の偏光状態を任意に変化させることが出来る。本実施形態では被検眼１１５に円偏光とした測定光が入射するように制御する。

尚、被検査物である被検眼１１５に入射する光の偏光状態と測定光検出器１１６に入射する光の偏光状態が異なる場合、被検眼１１５において円偏光となるように偏光を制御したときに測定光検出器１１６の偏光状態は楕円偏光となる。被検眼１１５において円偏光となるときの測定光検出器１１６で検出される楕円偏光の状態は一意に決まるため、測定光検出器１１６の楕円偏光を検出しながら、被検眼１１５において円偏光となるように偏光制御器１０８を制御する。ここで、測定光検出器１１６が被検眼１１５と共役位置に配置されることは言うまでもない。尚、測定光検出器１１６には偏光測定器などの検出器を用いる他、光パワーメータと偏光子、波長板などを用いて偏光状態の確認をしても構わない。

また、測定光検出器１１６で検出される測定光の偏光状態が、被検眼１１５の位置における測定光の偏光状態に対して等しくなるように、偏光制御器や波長板を使用しても良い。例えば、ガルバノスキャナ１１０の角度を変えて測定光検出器１１６へ測定光を入射させる場合、ガルバノスキャナ１１０と測定光検出器１１６との間に波長板を挿入し、被検眼１１５の位置における偏光状態と同等の偏光状態となるように波長板を配置しても良い。

実際に撮像を行う場合の平行光となった測定光は、被検眼１１５の眼底Ｅｒにおいて測定光を走査するガルバノスキャナ１１０、スキャンレンズ１１１、対物レンズ１１２を介して被検眼１１５に入射する。ここで、ガルバノスキャナ１１０は単一のミラーとして記載したが、被検眼１１５の眼底Ｅｒをラスタースキャンするように２枚のガルバノスキャナによって構成しても良い。また、対物レンズ１１２はステージ１１３上に固定されており、光軸方向に動くことで、被検眼の視度調整を行うことが出来る。ガルバノスキャナ１１０とステージ１１３は駆動制御部１３６によって制御され、被検眼１１５の眼底Ｅｒの所望の範囲（断層画像の取得範囲、断層画像の取得位置、測定光の照射位置とも言う）で測定光を走査することが出来る。

測定光は、ステージ１１３上に乗った対物レンズ１１２により、被検眼１１５に入射し、眼底Ｅｒにフォーカスされる。眼底Ｅｒを照射した測定光は各網膜層で反射・散乱し、上述の光学経路を辿りビームスプリッタ１０６に戻る。

一方、ビームスプリッタ１０６で分岐された参照光は、参照光側ファイバであるＳＭファイバ１１７を介して出射され、コリメータ１１９によって平行光とされる。ＳＭファイバ１１７の途中には偏光制御器１１８が配置されており、射出される参照光の偏光状態を任意に変化させることが出来る。本実施形態ではミラー１２３で反射され、偏光ビームスプリッタ１２９に入射する参照光の偏光状態が直交する二つの偏光軸に対して互いに４５°傾いた直線偏光となるように、駆動制御部１３６が偏光制御器１１８を制御する。参照光は分散補償ガラス１２１、ＮＤフィルタ１２２を介し、コヒーレンスゲートステージ１２４上のミラー１２３で反射され、ビームスプリッタ１０６に戻る。コヒーレンスゲートステージ１２４は、被検者の眼軸長の相違等に対応する為、駆動制御部１３６で制御される。

ビームスプリッタ１０６に戻った測定光と参照光は合波されて干渉光となり、検出光側ファイバであるＳＭファイバ１２５、偏光制御器１２６、コネクタ１２７、ＳＭファイバ１２８を介して偏光ビームスプリッタ１２９に入射する。偏光ビームスプリッタ１２９では直交する二つの偏光軸に合わせて干渉光が分割され、垂直（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）偏光成分（以下、Ｖ偏光成分）と水平（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）偏光成分（以下、Ｈ偏光成分）の二つの光に分割される。分割された干渉光のＶ成分はＳＭファイバ１３０を介して検出器１３１に入射する。一方、干渉光のＨ成分はＳＭファイバ１３２を介して検出器１３３に入射する。検出器１３１、１３３でそれぞれ受光した光は、光の強度に応じた電気信号として出力され、信号処理部１３５で受ける。

なお、本実施形態では参照光を４５°の直線偏光とすることで、Ｖ偏光成分およびＨ偏光成分に同等の光が分割される。また、本実施形態では測定光を円偏光としていることにより、被検眼１１５の眼底Ｅｒの細胞や繊維の方向に関係なく同時に取得することが出来る。結果として、一度で全ての偏光方向についてデータ取得が可能となり、同一箇所について偏光方向ごとに撮像する必要はなく、一度の撮像でデータ取得することが可能である。

また、本実施形態では、被検眼１１５に測定光が入射する前に、測定光を反射するための可動式のミラー１１４を設置している。ミラー１１４は駆動制御部１３６により制御されており、偏光制御器１２６を制御する時に被検眼１１５への測定光の入射を妨げ、測定光を反射し、ビームスプリッタ１０６へ戻す機能を有する。そのため、ミラーが測定光路中に配置された状態において、ＳＭファイバ１０７より出射した光がコリメータ１０９、ガルバノスキャナ１１０、スキャンレンズ１１１、対物レンズ１１２を介した後にミラー１１４に導かれて反射し、再びビームスプリッタ１０６に戻るようにミラー１１４の角度が調整されている。尚、本実施形態ではミラーを設置したが、測定光を反射可能なものであれば何でも良い。

また、本実施形態では、コリメータ１１９の後ろに参照光を遮断するためのシャッタ１２０を設置している。シャッタ１２０は駆動制御部１３６により制御されており、偏光制御器１２６を制御する時に参照光がビームスプリッタ１０６へ戻ることを防ぐ。

＜制御部１３４＞
本装置全体を制御するための制御部１３４について説明する。

制御部１３４は、信号処理部１３５、駆動制御部１３６、表示部１３７によって構成される。

信号処理部１３５は、検出器１３１、１３３から出力される信号に基づき、画像の生成、生成された画像の解析、解析結果の可視化情報の生成を行う。画像の生成方法及び解析方法については公知の技術であるため、ここでは説明を省略する。

信号処理部１３５で生成される画像や解析結果は表示部１３７（例えば、液晶等のディスプレイ）の表示画面に表示させる。なお、信号処理部１３５で生成された画像データは、表示部１３７に有線で送信されても良いし、無線で送信されても良い。

表示部１３７は、制御部１３４に含まれているが、本発明はこれに限らず、制御部１３４とは別に設けられても良い。またその場合、表示部にタッチパネル機能を搭載させ、タッチパネル上で画像の表示位置の移動、拡大縮小、表示される画像の変更等を操作可能に構成することが好ましい。

また、信号処理部１３５は、測定光検出器１１６や、検出器１３１，１３３から出力される偏光情報を受信し、偏光制御に必要な情報を駆動制御部１３６へ送信する。

駆動制御部１３６は、被検眼１１５を撮像する際に上述の通りガルバノスキャナ１１０とステージ１１３を駆動する。更に、駆動制御部１３６は、信号処理部１３５から受信する情報に従い、ガルバノスキャナ１１０、ミラー１１４、シャッタ１２０、偏光制御器１０８、１１８、１２６を駆動する。

［処理動作］
次に、図２のフローチャートを用いて本実施形態の特徴的な処理動作である、偏光制御器１０８、１１８、１２６による偏光状態の制御フローについて説明する。

始めに、検者により、例えば表示部１３７に表示された補正開始ボタン（不図示）、または物理的に本装置に設けられた補正開始ボタンが押されることで、補正を開始する。また、補正を行うタイミングを任意に設定しておいても良い。例えば、装置起動時や測定開始直前、或いは装置温度をモニタし、変動が大きい場合等に補正を行うように設定しても良い。

補正が開始されると、ステップＳ２０１において、駆動制御部１３６がガルバノスキャナ１１０の角度を制御し、測定光を測定光検出器１１６へ入射させる。ステップＳ２０２において、測定光が円偏光であるか否か判断される。円偏光でない場合は（ステップＳ２０２でＮｏ），ステップＳ２０３へ進み、駆動制御部１３６は偏光制御器１０８を制御し、測定光検出器１１６の偏光状態を制御する。ステップＳ２０４において、制御された偏光状態を測定し、円偏光であれば次のステップへ進み、そうでない場合はステップＳ２０３へ戻る。ここで、偏光状態の判定基準の一例は測定光の楕円率や偏光子通過後の信号強度である。

次に、偏光制御器１２６の制御を行う。偏光制御器１２６の制御は測定光のみを用いて行う。ステップＳ２０５において、駆動制御部１３６は、測定光が反射され、ビームスプリッタ１０６へ戻るようにミラー１１４を駆動する。次に、ステップＳ２０６において、参照光がビームスプリッタ１０６に戻らないようにシャッタ１２０を閉じる。ステップＳ２０７において、測定光がミラー１１４により反射され、ビームスプリッタ１０６へ戻るようにガルバノスキャナ１１０の角度を制御する。ミラー１１４に入射する光は円偏光に制御してあるため、ビームスプリッタ１０６に戻る測定光は再び直線偏光となる。ビームスプリッタ１０６に入った測定光はＳＭファイバ１２５、偏光制御器１２６、コネクタ１２７、ＳＭファイバ１２８を介して偏光ビームスプリッタ１２９に導かれる。偏光ビームスプリッタ１２９ではＶ偏光成分とＨ偏光成分の二つの偏光成分に分割される。ステップＳ２０８において、信号処理部１３５は検出器１３１、１３３のいずれかの検出器のみで光が検出されているかを判定する。片側のみで検出されていない場合は（ステップＳ２０８でＮｏ）、ステップＳ２０９において、片側の検出器のみで光が検出されるように、駆動制御部１３６に偏光制御器１２６を制御させる。そして、ステップＳ２１０でステップＳ２０８と同様に偏光測定を行った結果、ＮＧの場合はステップＳ２０９へ戻り、ＯＫの場合はステップＳ２１１へ進む。ここで、片側の検出器のみで信号を検出していると判定する基準の一例は、二つの検出器の信号強度比が最も高いときである。

最後に、偏光制御器１１８の制御を行う。偏光制御器１１８の制御は参照光のみで行う。

ステップＳ２１１において、駆動制御部１３６は、測定光がビームスプリッタ１０６へ戻らないようにガルバノスキャナ１１０を駆動させ、測定光を測定光検出器１１６へ入射させる。ステップＳ２１２において、ミラー１１４を取り外す。ここで、本実施形態では測定光を測定光検出器１１６へ入射させたが、ビームスプリッタ１０６へ測定光が戻らなければ特に測定光検出器１１６へ入射させなくても良い。次に、ステップＳ２１３において、シャッタ１２０を開け、参照光の遮光を解除する。参照光は、ＳＭファイバ１１７、偏光制御器１１８、レンズ１１９、分散補償ガラス１２１、ＮＤフィルタ１２２を介してミラー１２３で反射し、再びビームスプリッタ１０６に導かれる。ＳＭファイバ１１７から出射する参照光は偏光制御器１０３で直線偏光とされている。そのため、偏光制御器１１８によって楕円偏光または円偏光とされた場合でも、ミラー１２３で反射し、再び偏光制御器１１８を経ることで、再び直線偏光となることは明らかである。ステップＳ２１４において、信号処理部１３５は、検出器１３１、１３３それぞれで検出される光の信号強度が略同一であるかを判定する。略同一でない場合は略同一となるように、ステップＳ２１５において、駆動制御部１３６に偏光制御器１１８を制御させる。そして、ステップＳ２１６でステップＳ２１４と同様に偏光測定を行った結果、ＮＧの場合はステップＳ２１５へ戻り、ＯＫの場合はステップＳ２１７へ進む。ここで、二つの検出器で検出する光の信号強度が略同一であると判定する基準の一例は、二つの検出器の信号強度比である。結果的に偏光ビームスプリッタに導かれる参照光は、Ｖ偏光成分とＨ偏光成分が１：１の関係となった直線偏光、すなわち、直交する二つの偏光軸に対して４５度傾いた直線偏光とすることが出来る。そして、ステップＳ２１７において、ガルバノスキャナ１１０を駆動させ、測定光を被検眼を測定するときの位置へ入射する方向に戻して、引き続く測定を行う。

以上説明した構成と処理工程によれば、検出する偏光状態に応じて干渉計の各光路に設けられた偏光制御器により偏光状態を適切に設定する事で、装置の使用に際し熱などによって偏光状態が変化してしまった場合でも、偏光状態を補正することが出来る。

本実施形態ではＳＭファイバ１０２とＳＭファイバ１０５の間に偏光子を使用していないが、光源の偏光度などに応じてＳＭファイバ１０２とＳＭファイバ１０５の間に偏光子を配置しても良い。その場合、コネクタ１０４をＳＭファイバ１０２、１０５から外し、ＳＭファイバ１０２と偏光子の入力端を接続する。一方、偏光子の出力端はＳＭファイバ１０５と接続することで構成することが出来る。また、ここではＳＭファイバ１０２、１０５と偏光子を直接接続する方法について記載したがこれに限定されることはない。光ファイバと偏光子が一体となった部品を追加する場合は、ＳＭファイバ１０２をコネクタ１０４から外し、新規にコネクタを用いて偏光子の入力側の光ファイバをＳＭファイバ１０２に接続する。また偏光子の出力側の光ファイバはコネクタ１０４と接続することで、偏光子を追加することが可能である。

また、本実施形態では測定光検出器１１６や検出器１３１，１３３による偏光状態の検出結果に基づいて偏光制御器１０８、１１８、１２６を制御する装置に関して記載したが、これらの制御は半自動で行われても良い。すなわち、測定光検出器１１６や検出器１３１，１３３による偏光状態の検出結果を表示部１３７に表示し、ユーザが表示結果に基づいて偏光制御器１０８、１１８、１２６の各偏光制御器を任意に制御しても良い。

また、本発明はファイバではなく、空間光学系によって偏光ＯＣＴを構成する場合であっても適用できるいことは明らかである。

以上のように各偏光制御器を制御した後に被検眼の撮像を行うことにより、正確な偏光ＯＣＴ画像を取得することができる。

（実施形態２）
実施形態１ではＳＤ−ＯＣＴにおける例を示したが、これに限定されるものではなく、波長掃引型（ＳｗｅｐｔＳｏｕｒｃｅ：ＳＳ）光源（以下ＳＳ光源）を用いて構成されるＳＳ−ＯＣＴであっても同じように構成することで偏光ＯＣＴ画像の取得が可能である。また、実施形態１ではマイケルソン型の干渉計によって構成したが、マッハツェンダ型の干渉計で構成しても同様の効果が得られる。

本実施形態では、異なる構成の偏光ＯＣＴの例として、ＳＳ−ＰＳ−ＯＣＴ装置をマッハツェンダ型の干渉計で構成した場合において、偏光制御を行う装置構成と方法について説明する。また、ＳＳ−ＯＣＴの基本構成については公知の技術であるため、詳細な説明は省略する。

＜ＳＳ−ＰＳ−ＯＣＴ装置３００の構成＞
ＳＳ−ＰＳ−ＯＣＴ装置３００の構成について図３を用いて説明する。尚、実施形態１と同様の構成については、詳細な説明は省略する。

光源３０１は、周期的に光の発振波長が変化する波長掃引光源を用いて構成され、例えば、本実施形態においては中心波長１０４０ｎｍ、バンド幅１００ｎｍの光を出射する。

光源３０１から出射された光は、ＳＭファイバ３０２、偏光制御器３０３、コネクタ３０４、ＳＭファイバ３０５を介して、ビームスプリッタ３０６に導かれ、測定光と参照光に分岐される。ビームスプリッタ３０６の分岐比は、９０（参照光）：１０（測定光）である。尚、分岐比はこれらの値に限定されるものではなく、他の値とすることも可能である。また、本実施形態ではビームスプリッタ３０６はＳＭファイバ３０５、３０７、３１７、３２７と接続される。ビームスプリッタ３３０はＳＭファイバ３２６、３２９、３３１，３３６と接続されるが、これらはＰＭファイバであっても良い。ビームスプリッタ３０６、３３０をＰＭファイバと接続する場合、偏光制御器３０８、３１８、３３２，３３７は配置しなくても良く、代わりに測定光路中と参照光路中に波長板を配置する構成としても良い。例えば、偏光制御器３０８の代わりにコリメータ３０９とガルバノスキャナ３１０の間へ波長板を配置し、偏光制御器３１８の代わりに、コリメータ３１９とシャッタ３２０の間へ波長板を配置する構成としても良い。

偏光制御器３０３は光源３０１から射出する光の偏光を所定の偏光状態へ変化させることが出来る。本実施形態では偏光制御器３０３で直線偏光に制御している。なお、本実施形態では記載していないが、光源３０１の偏光度が高くない場合、偏光制御器３０３とコネクタ３０４の間に偏光子を配置し、光源３０１より出射した光の偏光度を上げても良い。その場合、偏光制御器３０３を制御することで偏光子を透過する光量を制御することも可能である。また、偏光制御器３０３の代わりにＳＭファイバ３０２に偏光子のみを配置した構成にすることも可能である。この場合、光源３０１より出射する光の偏光状態の制御は必要なく、偏光度のみを高めることが出来るが、光の偏光状態によっては干渉計に導かれる光量が少なくなってしまう可能性があるため、十分な光量であるか確認が必要である。

分岐された測定光は、ＳＭファイバ３０７を介して出射され、コリメータ３０９によって平行光とされる。また、ＳＭファイバ３０７の途中には偏光制御器３０８が配置されており、射出される測定光の偏光状態を任意に変化させることが出来る。本実施形態では被検眼３１５に円偏光が入射されるように制御する。

尚、被検査物である被検眼３１５に入射する光の偏光状態と測定光検出器３１６に入射する光の偏光状態が異なる場合、被検眼３１５において円偏光となるように偏光を制御したときに測定光検出器３１６の偏光状態は楕円偏光となる。被検眼３１５において円偏光となるときの測定光検出器３１６で検出される楕円偏光の状態は一意に決まるため、測定光検出器３１６の楕円偏光を検出しながら、被検眼３１５において円偏光となるように偏光制御器３０８を制御する。尚、測定光検出器３１６には偏光測定器などの検出器を用いる他、光パワーメータと偏光子、波長板などを用いて偏光状態の確認をしても構わない。

尚、測定光検出器３１６には偏光測定器などの検出器を用いる他、光パワーメータと偏光子、波長板などを用いて偏光状態の確認をしても構わない。

また、測定光検出器３１６で検出される測定光の偏光状態が、被検眼３１５の位置における測定光の偏光状態に対して等しくなるように、偏光制御器や波長板を使用しても良い。例えば、ガルバノスキャナ３１０の角度を変えて測定光検出器３１６へ測定光を入射させる場合、ガルバノスキャナ３１０と測定光検出器３１６との間に波長板を挿入し、被検眼３１５の位置における偏光状態と同等の偏光状態となるように波長板を配置しても良い。

平行光となった測定光は、被検眼３１５の眼底Ｅｒにおいて測定光を走査するガルバノスキャナ３１０、スキャンレンズ３１１、対物レンズ３１２を介して被検眼３１５に入射する。ここで、ガルバノスキャナ３１０は単一のミラーとして記載したが、被検眼３１５の眼底Ｅｒをラスタースキャンするように２枚のガルバノスキャナによって構成しても良い。また、対物レンズ３１２はステージ３１３上に固定されており、光軸方向に動くことで、被検眼の視度調整を行うことが出来る。ガルバノスキャナ３１０とステージ３１３は駆動制御部１３６によって制御され、被検眼３１５の眼底Ｅｒの所望の範囲（断層画像の取得範囲、断層画像の取得位置、測定光の照射位置とも言う）で測定光を走査することが出来る。

測定光は、ステージ３１３上に乗った対物レンズ３１２により、被検眼３１５に入射し、眼底Ｅｒにフォーカスされる。眼底Ｅｒを照射した測定光は各網膜層で反射・散乱し、上述の光学経路をビームスプリッタ３０６に戻る。

ビームスプリッタ３０６で分岐された参照光は、ＳＭファイバ３１７を介して出射され、コリメータ３１９によって平行光とされる。ＳＭファイバ３１７の途中には偏光制御器３１８が配置されており、射出される参照光の偏光状態を任意に変化させることが出来る。本実施形態ではミラー３２３−ａ、３２３−ｂで反射され、偏光ビームスプリッタ３３５、３４０に入射する参照光の偏光状態を、偏光制御器３１８は直交する二つの偏光軸に対して互いに４５°傾いた直線偏光となるように制御する。

参照光は分散補償ガラス３２１、ＮＤフィルタ３２２を介し、コヒーレンスゲートステージ３２４上のミラー３２３−ａ、３２３−ｂで反射され、コリメータ３２５、ＳＭファイバ３２６を介してビームスプリッタ３３０に入射する。

ビームスプリッタ３３０では、ビームスプリッタ３０６、ＳＭファイバ３２７、コネクタ３２８、ＳＭファイバ３２９を介して入射される測定光の戻り光と、ＳＭファイバ３２６を介して入射される参照光とが合波されて干渉光となり、ビームスプリッタ３３０により二分される。分割される干渉光は互いに反転した位相の干渉光（以下、正の成分および負の成分と表現する）となっている。分割された正の干渉光はさらに、ＳＭファイバ３３１、偏光制御器３３２、コネクタ３３３、ＳＭファイバ３３４を介して偏光ビームスプリッタ３３５に導かれる。ここで直交する二つの偏光軸に合わせて干渉光が分割され、正のＨ偏光成分と正のＶ偏光成分とに分割される。同様に負の干渉光はＳＭファイバ３３６、偏光制御器３３７、コネクタ３３８、ＳＭファイバ３３９を介して偏光ビームスプリッタ３４０に導かれ、ここで負のＨ偏光成分と負のＶ偏光成分に分割される。

偏光ビームスプリッタ３３５で生成された正のＨ偏光成分と偏光ビームスプリッタ３４０で生成される負のＨ偏光成分はそれぞれＳＭファイバ３４２、３４４によって検出器３４６に導かれ、ここで差動検出される。一方、偏光ビームスプリッタ３３５で生成された正のＨ偏光成分と偏光ビームスプリッタ３４０で生成された負の偏光成分はＳＭファイバ３４１、３４３をそれぞれ経由して検出器３４５に導かれる。

検出器３４５，３４６によって検出される干渉信号は、それぞれ電気信号へと変換され、信号処理部３４８へと送られる。信号処理部３４８ではそれぞれの検出器からの情報に基づき、偏光ＯＣＴ画像を生成する。偏光ＯＣＴ画像の生成方法については公知であるため、説明を省略する。

なお、本実施形態では参照光を４５°の直線偏光とすることで、Ｖ偏光成分およびＨ偏光成分に同等の光が分割される。また、本実施形態では測定光を円偏光としていることにより、被検眼３１５の眼底Ｅｒの細胞や繊維の方向に関係なく同時に取得することが出来る。結果として、一度で全ての偏光方向についてデータ取得が可能となり、同一箇所について偏光方向ごとに撮像する必要はなく、一度の撮像でデータ取得することが可能である。

また、本実施形態では、被検眼３１５に測定光が入射する前に、測定光を反射するための可動式のミラー３１４を設置している。ミラー３１４は駆動制御部３４９により制御されており、偏光制御器３３２、３３７を制御する時に被検眼３１５への測定光の入射を妨げ、測定光を反射し、ビームスプリッタ３０６へ戻す機能を有する。そのため、ミラーが測定光路中に配置された状態において、ＳＭファイバ３０７より出射した光がコリメータ３０９、ガルバノスキャナ３１０、レンズ３１１、３１２を介した後にミラー３１４に導かれて反射し、再びビームスプリッタ３０６に戻るようにミラー３１４の角度が調整されている。尚、本実施形態ではミラーを設置したが、測定光を反射可能なものであれば何でも良い。

また、本実施形態では、コリメータ３１９の後ろに参照光を遮断するためのシャッタ３２０を設置している。シャッタ３２０は駆動制御部３４９により制御されており、偏光制御器３３２、３３７を制御する時に参照光がビームスプリッタ３３０へ入射することを防ぐ。

＜制御部３４７＞
本装置全体を制御するための制御部３４７について説明する。

制御部３４７は、信号処理部３４８、駆動制御部３４９、表示部３５０によって構成される。

信号処理部３４８は、検出器３４５，３４６から出力される信号に基づき、画像の生成、生成された画像の解析、解析結果の可視化情報の生成を行う。画像の生成方法及び解析方法については公知の技術であるため、ここでは説明を省略する。

信号処理部３４８で生成される画像や解析結果は表示部３５０（例えば、液晶等のディスプレイ）の表示画面に表示させる。なお、信号処理部３４８で生成された画像データは、表示部３５０に有線で送信されても良いし、無線で送信されても良い。

表示部３５０は、制御部３４７に含まれているが、本発明はこれに限らず、制御部３４７とは別に設けられても良い。またその場合、表示部にタッチパネル機能を搭載させ、タッチパネル上で画像の表示位置の移動、拡大縮小、表示される画像の変更等を操作可能に構成することが好ましい。

また、信号処理部３４８は、測定光検出器３１６や、検出器３４５，３４６から出力される偏光情報を受信し、偏光制御に必要な情報を駆動制御部３４９へ送信する。

駆動制御部３４９は、被検眼３１５を撮像する際に上述の通りガルバノスキャナ３１０とステージ３１３を駆動する。更に、駆動制御部３４９は、信号処理部３４８から受信する情報に従い、ガルバノスキャナ３１０、ミラー３１４、シャッタ３２０、偏光制御器３０８、３１８、３３２，３３７を駆動する。

［処理動作］
本実施形態においては、偏光制御器３０８、３１８、３３２、３３７を制御し、システムの偏光制御を行うフローに関して図３、図４を用いて説明する。

始めに、検者により、例えば表示部３５０に表示された補正開始ボタン（不図示）、または物理的に本装置に設けられた補正開始ボタンが押されることで、補正を開始する。

補正が開始されると、ステップＳ４０１において、駆動制御部３４９がガルバノスキャナ３１０の角度を制御し、測定光を測定光検出器３１６へ入射させる。ステップＳ４０２において、測定光が円偏光であるか否か判断される。測定光検出器３１６で検出される測定光の偏光状態が円偏光でない場合（ステップＳ４０２でＮｏ）、ステップＳ４０３へ進み、駆動制御部３４９は偏光制御器３０８を制御し、測定光を円偏光に制御する。ステップＳ４０４において、制御された偏光状態を測定し、円偏光であれば次のステップへ進み、そうでない場合はステップＳ４０３へ戻る。ここで、円偏光の判定基準の一例は測定光の楕円率や偏光子通過後の信号強度である。

次に、偏光制御器３３２，３３７の制御を行う。偏光制御器３３２，３３７の制御は測定光のみを用いて行う。ステップＳ２０５において、駆動制御部３４９は、測定光が反射され、ビームスプリッタ３０６へ戻るようにミラーを駆動する。次に、ステップＳ４０６において、参照光がビームスプリッタ３３０に入射しないようにシャッタ３２０を閉じる。ステップＳ４０７において、測定光が被検眼に入射するようにガルバノスキャナ３１０の角度を制御する。ミラー３１４に入射する光は円偏光に制御してあるため、ビームスプリッタ３０６に戻る光は再び直線偏光となる。ビームスプリッタ３０６に入る測定光はＳＭファイバ３２７へ出射され、コネクタ３２８、ＳＭファイバ３２９を介してビームスプリッタ３３０へ入射する。光はビームスプリッタ３３０により正負の反転位相関係を有する二つの光に二分され、一方はＳＭファイバ３３１、偏光制御器３３２、コネクタ３３３、ＳＭファイバ３３４を介して偏光ビームスプリッタ３３５へ、もう一方はＳＭファイバ３３６、偏光制御器３３７、コネクタ３３８、ＳＭファイバ３３９を介して偏光ビームスプリッタ３４０へ入射される。次に、光は偏光ビームスプリッタ３３５、３４０によりＶ偏光成分とＨ偏光成分の二つの偏光成分に分割され、Ｖ偏光成分は検出器３４５へ、Ｈ偏光成分は検出器３４６へ導かれる。

ステップＳ４０８において、信号処理部３４８は検出器３４５，３４６のいずれかの検出器のみで光が検出されているかを判定する。片側のみで検出されていない場合は（ステップＳ２０８でＮｏ）、ステップＳ２０９において、片側の検出器のみで光が検出されるように、駆動制御部３４９に偏光制御器３３２，３３７を制御させる。そして、ステップＳ４１０でステップＳ４０８と同様に偏光測定を行った結果、ＮＧの場合はステップＳ４０９へ戻り、ＯＫの場合はステップＳ４１１へ進む。ここで、片側の検出器のみで信号を検出していると判定する基準の一例は、二つの検出器の信号強度比である。

最後に、偏光制御器３１８の制御を行う。偏光制御器３１８の制御は参照光のみで行う。

ステップＳ４１１において、駆動制御部３４９は、測定光がビームスプリッタ３０６へ戻らないようにガルバノスキャナ３１０を駆動させ、測定光を測定光検出器３１６へ入射させる。ステップＳ４１２において、ミラー３１４を取り外す。ここで、本実施形態では測定光を測定光検出器３１６へ入射させたが、ビームスプリッタ３０６へ測定光が戻らなければ特に測定光検出器３１６へ入射させなくても良い。

次に、ステップＳ４１３において、シャッタ３２０を開け、参照光の遮光を解除する。参照光は、ＳＭファイバ３１７、偏光制御器３１８、レンズ３１９、分散補償ガラス３２１、ＮＤフィルタ３２２を介し、コヒーレンスゲートステージ３２４上のミラー３２３−ａ、３２３−ｂで反射され、コリメータ３２５、ＳＭファイバ３２６を介してビームスプリッタ３３０に入射する。ビームスプリッタ３３０に入射した光は、上述の通り検出器３４５，３４６へ導かれる。

ステップＳ４１４において、信号処理部３４８は、検出器３４５，３４６のそれぞれで検出される光の信号強度が略同一であるかを判定する。略同一でない場合は略同一となるように、ステップＳ４１５において、駆動制御部３４９に偏光制御器３１８を制御させる。そして、ステップＳ４１６でステップＳ４１４と同様に偏光測定を行った結果、ＮＧの場合はステップＳ４１５へ戻り、ＯＫの場合はステップＳ４１７へ進む。ここで、二つの検出器で検出する光の信号強度が略同一であると判定する基準の一例は、二つの検出器の信号強度比である。結果的に偏光ビームスプリッタ３３５，３４０に導かれる参照光は、Ｖ偏光成分とＨ偏光成分が１：１の関係となった直線偏光、すなわち、直交する二つの偏光軸に対して４５度傾いた直線偏光とすることが出来る。そして、ステップＳ４１７において、ガルバノスキャナ１１０を駆動させ、測定光を被検眼を測定するときの位置へ入射する方向に戻して、引き続く測定を行う。

以上説明した構成と処理工程によれば、ＳＳ−ＰＳ−ＯＣＴ装置においても、検出する偏光状態に応じて干渉計の各光路に設けられた偏光制御器により偏光状態を適切に設定する。それにより、装置の使用に際し熱などによって偏光状態が変化してしまった場合でも、偏光状態を補正することが出来る。

（その他の実施形態）
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims

光源から照射された光を測定光と参照光とに分割し、測定光路を介して被検査物に照射された前記測定光の戻り光と参照光路を経由した参照光とを干渉させ干渉光を生成する干渉手段と、
前記干渉光を異なる偏光成分の光に分割する分割手段と、
前記分割手段により分割された光を検出して信号を生成する生成手段と、
前記測定光路中における前記測定光の偏光状態を検出する第一の検出手段と、
前記測定光路の前記被検査物側に設置される反射手段により反射され前記干渉手段を経由した前記測定光の戻り光と、前記参照光路と前記干渉手段を介した前記参照光の各々の偏光状態を検出する第二の検出手段と、
前記測定光の戻り光が前記測定光路から前記干渉手段に入射しないように遮光する第一の遮光手段と、
前記参照光が前記参照光路から前記干渉手段に入射しないように遮光する第二の遮光手段と、
前記検出される各々の偏光状態に基づいて、前記測定光の偏光状態を第一の偏光状態に制御し、前記測定光の戻り光と前記参照光の各偏光状態を前記第一の偏光状態とは異なる第二の偏光状態に制御する偏光制御手段と、を有し、
前記偏光制御手段は、
前記測定光の偏光状態を制御するとき、前記第一の検出手段により検出される前記測定光の偏光状態に基づいて、前記測定光の偏光状態を前記第一の偏光状態に制御し、
前記測定光の戻り光の偏光状態を制御するとき、前記参照光を前記第二の遮光手段により遮光した状態で、前記第二の検出手段で検出される前記測定光の戻り光の偏光状態に基づいて、前記測定光の戻り光の偏光状態を前記第二の偏光状態に制御し、
前記参照光の偏光状態を制御するとき、前記測定光を前記第一の遮光手段により遮光した状態で、前記第二の検出手段で検出される前記参照光の偏光状態に基づいて、前記参照光の偏光状態を前記第二の偏光状態に制御することを特徴とする偏光ＯＣＴ装置。
前記偏光制御手段が、前記測定光、前記測定光の戻り光、前記参照光の順に偏光制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の偏光ＯＣＴ装置。
前記測定光を検出する前記第一の検出手段が、前記被検査物と共役な位置に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の偏光ＯＣＴ装置。
装置の起動する時と、撮像する前の少なくともいずれかで前記偏光制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の偏光ＯＣＴ装置。
光源から照射された光を測定光と参照光とに分割し、測定光路を介して被検査物に照射された前記測定光の戻り光と参照光路を経由した参照光とを干渉させ干渉光を生成する干渉手段と、前記干渉光を異なる偏光成分の光に分割する分割手段と、前記分割手段により分割された光を検出して信号を生成する生成手段と、を有する偏光ＯＣＴ装置の制御方法において、
第一の検出手段で検出される前記測定光路中における前記測定光の偏光状態に基づいて、前記測定光の偏光状態を第一の偏光状態に制御する工程と、
第二の遮光手段により前記参照光が前記参照光路から前記干渉手段に入射しないように遮光した状態で、第二の検出手段で検出される、前記測定光路の前記被検査物側に設置される反射手段により反射され前記干渉手段を経由した前記測定光の戻り光の偏光状態に基づいて、前記測定光の戻り光の偏光状態を第二の偏光状態に制御する工程と、
第一の遮光手段により前記測定光が前記測定光路から前記干渉手段に入射しないように遮光した状態で、前記第二の検出手段で検出される前記干渉手段を介した前記参照光の偏光状態に基づいて、前記参照光の偏光状態を前記第二の偏光状態に制御する工程と、
を有することを特徴とする制御方法。
請求項５に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
前記第一の偏光状態は円偏光であり、前記第二の偏光状態は直線偏光であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の偏光ＯＣＴ装置。
前記参照光の第二の偏光状態は、直交する２つの偏光軸のそれぞれに対して４５度傾いた直線偏光であることを特徴とする請求項７に記載の偏光ＯＣＴ装置。
前記戻り光の前記第二の偏光状態は、直交する２つの偏光軸の一方に対して傾きのない直線偏光であることを特徴とする請求項７又は８に記載の偏光ＯＣＴ装置。